一. 什么是Lambda
YY!6/5*/] 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
+0q>fp_K(+ 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,
uVDa^+= Pgus42f% O1*NzY0Y%- BWuqo class filler
/_Z652@ {
r*_ZJ*h[ public :
ux3<l +jv^ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
wG<(F}VX } ;
a|=x5`h04~ `poE6\ LLXVNO@e+ 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:
(RZD'U/B ,gOOiB
} sWblFvHqrU @kU@N?5e for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
bk^TFE1l J6G(_(d +d!v}aJ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
%\r!7@Q ez!C? 8o0%@5M 'n$%Ls}S 二. 战前分析
ql?=(b;D 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。
e=;AfK 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
%v7[[U{T yK2^Y]Ku? '@CR\5 @ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
7C2&NyWJ /* --------------------------------------------- */
CL}{mEr} vector < int *> vp( 10 );
@wC5 g 4E transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
i'wAE:Xe /* --------------------------------------------- */
g9WGkHF sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
YH_7=0EJ /* --------------------------------------------- */
-!L"') int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
X'% ;B /* --------------------------------------------- */
Bk\Gj`"7 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
z,:a8LB#[ /* --------------------------------------------- */
9>rPe1iv for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
ku
a)
K! 0}xFD6{X k`p74MWu ]t*[%4 看了之后,我们可以思考一些问题:
$aPfGZ<i 1._1, _2是什么?
-x4X O`b 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
0,Y5KE{ 2._1 = 1是在做什么?
AT)a :i 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
{$^DMANDx 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。
gzD@cx?V 0Ir<y Gkxj?)` 三. 动工
ld7v3:M 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
R
&4Z*?S +@K09ge A4?+T+#d IMl!,(6; template < typename T >
t
6^l `6:p class assignment
[j:[ {
F0UVo T value;
[wB9s{CX public :
]UG*r%9 assignment( const T & v) : value(v) {}
(%:>T Q( template < typename T2 >
JHJ~X v T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Q\,o:ZU_ } ;
t"YNgC ^ k` (jkbEZ gOK\%&S] 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
[e4]"v`N 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
`\6?WXk3T rJInj>|{= eBO@7F$ *d',Vuv&[ class holder
d 'Axum@ {
5rV(( public :
UD y(v ] template < typename T >
fQ=MJ7l assignment < T > operator = ( const T & t) const
KyO8A2'U {
$VQtwuYt return assignment < T > (t);
z5X~3s\dP }
q;wLa#4)J } ;
"A)(" *I0-O*Xr rUjdq/I:Z 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
oejfU;+$ }O4se"xK static holder _1;
Ep4Hqx $ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
FHPXu59u eVcANP for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
AisN@ 而不用手动写一个函数对象。
[J0v&{)? =60~UM q(5+xSg"gK |J~eLh[d 四. 问题分析
CCGV~e+ 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。
ACK1@eF 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。
ow' lRHZ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
ez9k4IO 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
rqlc2m,<-p 下面我们可以对这几个问题进行分析。
irZFV
Kw`VrcwjT 五. 问题1:一致性
eb8w~ 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?|
TV}}dw 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
h`}3h<
8 <_./SC struct holder
9ElCg" {
uGl| pJ\y= //
U`x bPQ template < typename T >
Q\3 Z|% T & operator ()( const T & r) const
1Fi86 {
{+g[l5CR[ return (T & )r;
=)OC|?9C\ }
9OfFM9(: } ;
=[<m[.)i g+C!kaC) 这样的话assignment也必须相应改动:
S?0)1O NS,5/t template < typename Left, typename Right >
Z2bcCIq4 class assignment
"XLe3n {
]fI/(e_U Left l;
Pu>N_^ C Right r;
^ 2u/n public :
d'9:$!oz assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
9><mp]E4 template < typename T2 >
r
CRgzC T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
xDO7A5 } ;
gX?n4Csy' VZIR4J[\. 同时,holder的operator=也需要改动:
SgE/!+{ BXUF^Hj% template < typename T >
mEuHl> assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
s2v(=
{
yO>V/5` return assignment < holder, T > ( * this , t);
WnAd5#G }
7>
Pgc K$REZe 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。
)DUL)S 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
y/@iT8$rp !=*.$4 return l(rhs) = r;
~-F?Mc 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
6bZ[Kt 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
t^tCA - |@o6NZ<9N template < typename Tp >
xkA2g[ class constant_t
.]}N55M {
DjW$?> const Tp t;
W%!@QY;E( public :
K.SeK3( constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
wX'}4Z=C~ template < typename T >
$rG<uO const Tp & operator ()( const T & r) const
B">yKB:D}t {
czBi Dk4 return t;
xUYow }
oaDsk<(j;R } ;
[D'Gr*5~{ ZcryAm:I 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
$~'Tf>e 下面就可以修改holder的operator=了
QlW=_Ymv{ <kD#SV%" template < typename T >
b5e@oIK assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
uiBTnG" {
M'1HA return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
:nQp.N*p }
8HoP(+? qvLDfN 同时也要修改assignment的operator()
C 7nKk/r '0+$ m= template < typename T2 >
\-.
Tg!Q6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
J^I7BsZ 现在代码看起来就很一致了。
amB@N6* \}inT_{g 六. 问题2:链式操作
+|C[-W7Sw 现在让我们来看看如何处理链式操作。
:J(sXKr[C 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。
{&nV4c$v 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。
\/Ij7nD`l% 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。
MMD<I6Iyv 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
zd`=Ih2Wx ~/`X*n& template < typename T >
WSI
Xj5R struct result_1
(Imp
$ {
IM-`<~(I# typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
=wA5P@ } ;
Rk<%r k L=7rDW)aa 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:
9)yG.9d1 Ob(leL>ow template < typename T >
=[(1my7 struct ref
mTEVFm {
c d%hW typedef T & reference;
d~[UXQC } ;
x9}++r template < typename T >
bc}dYK3$q struct ref < T &>
X7e/:._SAH {
J#7(]!;F typedef T & reference;
R[yL_> } ;
z
Z%/W)t Uh+jt,RB` 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
zeTszT) v"k4ATWP template < typename T >
AA7#c7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
aii'}c {
Y(GW0\< return l(t) = r(t);
j+1KNH }
YkbO&~. 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。
DM2Q1Dh3 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
YZ[%uArm 9U10d&M( 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:m)k>r; _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
~.Q4c*_b _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
h3h8lt_| +5 调用divide的对象返回一个add对象。
l @A"U)A( 最后的布局是:
nO@+s
F Add
kukaim>K / \
@9_)On9hZ Divide 5
J<_ 1z':W) / \
&PWf:y{R` _1 3
x<Se>+
似乎一切都解决了?不。
NS5 49S 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。
H^v{Vo 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。
n^6TP'r 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:
0Uaem J3\)Jy template < typename Right >
/'+4vXc@ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
0=,'{Vz}A Right & rt) const
Q2$/e+ {
<NL+9l R return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
0|Q.U }
.jum "va% 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
drX4$Kdf] 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。
&z0iLa4q) 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。
r!M#7FDs( 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。
!pS~'E&q 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。
v|To+P6b 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?
.
X0t" 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:
K-<n`zg3 XbXgU#% template < class Action >
*cy.*@d class picker : public Action
.9I_NG {
WFpl1O73 public :
6)+9G_ picker( const Action & act) : Action(act) {}
&"O_wd[+: // all the operator overloaded
eHROBxH& } ;
WnO DDr
+cw{aI`a8 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。
U;>B7X;`E4 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:
>";%2u1 "DzGBu\ template < typename Right >
YRu%j4Tx picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
^~*8 @v"" {
H>Sf[8w)% return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
6DO0zNTY }
Z#LUez;&t# o5V`'[c Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
g`
kZT} h 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。
gx#J%k,f (mY(\mu} template < typename T > struct picker_maker
7ozYq_ $ {
TwwIt5_fN typedef picker < constant_t < T > > result;
_jk|}IB;X } ;
]t7ClT)n! template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
w=gQ3j#s {
1y(iE C typedef picker < T > result;
,^M]yr*~ } ;
NB3/A"}"02 `lvh\[3^ 下面总的结构就有了:
yvS^2+jW 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。
&(WE]ziuO 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。
uq]iMz> picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
qY# m*R 至此链式操作完美实现。
e8 v; D <xC:Ant Fv;u1Atiw 七. 问题3
vFR
1UPF 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。
4g S[D 7!mJhgGc template < typename T1, typename T2 >
a'm!M:w ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Age-AJ {
- =yTAx return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
DwT i_8m; }
\v.HG]
/u S q.9-h%5 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:
*j/uihY M44_us template < typename T1, typename T2 >
s%FP6u7[i struct result_2
E]1\iV {
57'q;I typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
:Q8g?TZ } ;
x ru(Le}E b,zR5R^D; 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?
;;D%
l^m+ 这个差事就留给了holder自己。
|c]> Q +|)zwe Z<w,UvJa template < int Order >
T27:"LVw class holder;
K@y-)I2] template <>
d4[poi ~ class holder < 1 >
2f s9JP{^0 {
`x5ll;"J public :
$Gr4sh!cE template < typename T >
(di)`D5Q struct result_1
OE5 X8DqQe {
sTJJE3TBI typedef T & result;
`>dIF. } ;
Y#GT*V template < typename T1, typename T2 >
R
%Rv struct result_2
N=hSqw[ {
@+[Y0_ typedef T1 & result;
3AX?B~s } ;
N+ak[axN template < typename T >
=mDy@%yx! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
IJ+O),' {
kOo>Iy return (T & )r;
-t;?P2 }
?S+/QyjcfJ template < typename T1, typename T2 >
p{+tFQy typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
i.B$?cr~ {
:zRB)hd return (T1 & )r1;
^[k6]1h }
K'>P!R:El } ;
l!xgtP K IEKMa template <>
C!CaGf= class holder < 2 >
h[vAU 9f)
{
ke{DFqh public :
$Vd?K@W[h template < typename T >
qb#V) struct result_1
_SU,f> {
lr)G:I#| typedef T & result;
h #$_<U } ;
M80}3mgP~ template < typename T1, typename T2 >
_Y}^%eFw struct result_2
?z*W8b]' {
j 8~Gv=(h typedef T2 & result;
Y}eZPG.h } ;
O~7p^i} template < typename T >
DN2hv2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
@ J?-a m> {
wWp?HDl"M return (T & )r;
RlG'|xaT }
|:`?A3^m# template < typename T1, typename T2 >
bcGn8 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
#c8" {
C?_t8G./_ return (T2 & )r2;
&utS\-;G }
@]}Qh;a~ } ;
3hp
tP P}w^9=;S $Qx(aWE0 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> >。
M%nZu{ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
[346w
< 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Th I $D0)j(v return l(i, j) = r(i, j);
0B#rqTEKu 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
mP`,I"u #t5JUi%in* return ( int & )i;
_dH[STT return ( int & )j;
|\yDgs%EGy 最后执行i = j;
[kU[}FT 可见,参数被正确的选择了。
gwkZk-f\p S1 R #] ?w|\7T.? URj%
J/jD ?CL z@u~ 八. 中期总结
_&8KB1~ 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:
)^QG-IM 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
F~11 _ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
DU*Hnii 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
exa}dh/uC j[Hg] DVeF(Y3& @Reh?]# v P^o"PKA -v/?> 九. 简化
AmrJ_YP/t~ 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。
3oNt]2w/' 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
{/,+_E/ 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:
wE.@0 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
noD7G2o +-*/&|^等
Tk2&{S " 2. 返回引用。
*1;L,*J"| =,各种复合赋值等
NR@SDW 3. 返回固定类型。
Xj(k(>7V 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
LT
y@6* 4. 原样返回。
[jG uO% operator,
's%ct}y\J 5. 返回解引用的类型。
ir1RAmt% operator*(单目)
Jq=>H@il 6. 返回地址。
eQ4B5B%j/x operator&(单目)
~"hAb2 7. 下表访问返回类型。
OHXeqjhy operator[]
`04Y ;@w 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
$4fjSSB~ operator<<和operator>>
$;g%S0:3) L2Q p6A6S 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。
tL
9e~>,` 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
kdZ-<O7@ Y7IlqC`i template < typename Left >
]'z^Kt5S struct value_return
fjzr8vU}C {
zv3<i ( template < typename T >
4<!}4 struct result_1
yO69p {
Zzzi\5&gU typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
iJ~iJ'vf } ;
|cBF-KNZ w{UKoU template < typename T1, typename T2 >
'e8d["N struct result_2
@a{v>) {
S@rsQ@PA typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
IcNI uv } ;
l.LFlwt } ;
!&:.Uh +[go7A$5 j^R~ Lt4 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
W(3~F2 e?'k[ES^ 下面我们来剥离functor中的operator()
V3Rnr8 首先operator里面的代码全是下面的形式:
]q\= '$&(+>)z` return l(t) op r(t)
h;h,dx return l(t1, t2) op r(t1, t2)
3 %{'Uh, return op l(t)
%nK15( return op l(t1, t2)
S7~l%G>]b return l(t) op
0yEyt7
~@ return l(t1, t2) op
)SZ,J-H08w return l(t)[r(t)]
5=;I|l, return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
`J;/=tf09 d%|#m) 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:
!D]6Cq 单目: return f(l(t), r(t));
d3q/mg 5a return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
4pHPf<6 双目: return f(l(t));
nV6g]#~@ return f(l(t1, t2));
g960;waz3 下面就是f的实现,以operator/为例
ri_6wbPp `oI/;& struct meta_divide
x'PjP1 {
\|4MU"ri template < typename T1, typename T2 >
J}` $WL: static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
)^a#Xn3z {
[/`Hz]R return t1 / t2;
_TeRsA }
iPi'5g(a } ;
"r(pK@h DT~y^h 这个工作可以让宏来做:
9kiy^0
7G [(ib9_`A'1 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Hw-oh?= template < typename T1, typename T2 > \
Z.#glmw^=R static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
G"R>a w 以后可以直接用
`x^,k%
:4 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
6xQe!d3>s3 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
fP4IOlHkE (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。。。)
a5g{.:NfO $@!&ML ?^A:~" ~ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
,lG wW8$R ?;kc%Rz template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
%>}7$Y% class unary_op : public Rettype
Z["nY&.sI {
~5?n&pF Left l;
D&lXi~Z%. public :
-D':7!@ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
9fLP&v h 7P?n.K template < typename T >
[~%;E[ky$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
V$%Fs{ {
D,R2wNF return FuncType::execute(l(t));
Hu!>RSg,,2 }
7)X&fV6<8 Q`fA)6U template < typename T1, typename T2 >
/hy!8c7 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dD2e"OIX {
dK`O,[} return FuncType::execute(l(t1, t2));
?26[%% }
3cQmxp2* } ;
G
U/k^Qy w%u[~T7OI ]=$ay0HC
同样还可以申明一个binary_op
CUM~* DY27' `n6 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
.VV!$;
FB class binary_op : public Rettype
g5HqU2 {
43]&SXprH Left l;
oU6g5 Right r;
~Q\uP(!D public :
{ J%$.D(/ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
DcM+K@1E4^ `SbX`a0p2 template < typename T >
aQuy*\$$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ss/="jC {
mq}
#{ return FuncType::execute(l(t), r(t));
<p8y'KAlc }
K\r=MkA.> ?Qp_4<(5 template < typename T1, typename T2 >
im\Ws./ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
s'w0pZqj {
7oSuLo= return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
?2/M W27w }
gVWLY;c 3} } ;
QVhBHAw c>k6i?u:X7 L(rjjkH 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
spDRQ_qq 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
!ry+ r!" DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
PQ|x?98 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。
:G)x+0u 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
4s2ex{$+MA 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
hkc_>F]Hx 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Nd)o1{I 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
?*dx=UI 下面是修改过的unary_op
ps
J 1J >b${rgCvQ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
NP/2gjp class unary_op
51usiOq {
:S2MS{>Mo Left l;
L zy|<:K+$ MM7gMAA.mz public :
o8"xoXK5xf )&-+:u0 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
3xY]Lqwv t`{Fnf template < typename T >
hidweg*7 struct result_1
t0(hc7` {
,5WDYk- typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
<:o><f+ } ;
wAPdu y[ s2kynQ#a template < typename T1, typename T2 >
MeS$+9jV( struct result_2
zvg&o)/[ {
{S~$\4vC! typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
34+}u,= } ;
ak&v/%N hR{Zh> template < typename T1, typename T2 >
EpMEA1=& typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~;` #{$/C& {
6.=b^6MV return OpClass::execute(lt(t1, t2));
1j(,VW }
=jh:0Q<43+ upKrr template < typename T >
#nz$RJsX typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$Q4b~ {
RT9@&5>il return OpClass::execute(lt(t));
^)I:82"|? }
g?sFmD p^!p7B`qe. } ;
fba3aId[ omu&:)
g o~ed0>D-LS 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
"f+2_8%s+ 好啦,现在才真正完美了。
\x}UjHYIc& 现在在picker里面就可以这么添加了:
:4d7%q 6;DPGx template < typename Right >
&n
wg$z{Y picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
m+ YgfR {
]y
e return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
J>Ha$1}u/ }
$%'z/'o! 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。
rG6/h'!| 03T.Owd $Tza<nA sjGZ
,?% L&%iY7sC` 十. bind
b iD7(AK 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
f
;JSP 先来分析一下一段例子
@ So"(^ 0XNb@ogo &2J|v#$F int foo( int x, int y) { return x - y;}
:W"ITY( bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
2)YLs5>W% bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
5**xU+& 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。
>%,tyJ~ 我们来写个简单的。
W#Z]mt B 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
tK*f8X+q 对于函数对象类的版本:
^=j$~*(LmX *yx:nwmo template < typename Func >
FqfeH_-U struct functor_trait
l(W3|W#P {
G 2##M8:U0 typedef typename Func::result_type result_type;
;d4_l:9p } ;
;f\0GsA# 对于无参数函数的版本:
Nx__zC^r 5ZLH=8L template < typename Ret >
'(}BfD P struct functor_trait < Ret ( * )() >
VTU-'q {
"fdG5|NJe typedef Ret result_type;
=v8q } ;
t!tBN 对于单参数函数的版本:
;uy/Vc5,Y t$J-6dW template < typename Ret, typename V1 >
<G={Vfr struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
aryr {
ak zb<aT typedef Ret result_type;
]3G2mY;`"% } ;
t@\0$V
\X 对于双参数函数的版本:
`/O_6PQ} NbdaP{{ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
p|%)uA3'/ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
JT+P>\\];' {
/+iaw~={" typedef Ret result_type;
5ym
=2U } ;
UT -=5 等等。。。
?QgWW 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
%Vq@WF :BS`Q/<w template < typename Func >
7@\iBmr6 struct func_return
,aeFEsi {
XcXd7e template < typename T >
5o?bF3 struct result_1
R=l/EK {
.gB*Y!c7 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
9ccEF6o0= } ;
VCI G+Gz 3HD=)k template < typename T1, typename T2 >
s$Mj4_p3l struct result_2
YAO0>T<F {
97lwPjq typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
:3k(=^%G! } ;
Kxq~,g=t } ;
d;z`xy(C /CP1mn6H :\ S3[(FV 最后一个单参数binder就很容易写出来了
iH2|w {pqm&PB04 template < typename Func, typename aPicker >
u}$?r\H'( class binder_1
C..O_Zn{g {
yR&E6o.$z Func fn;
"2)T=vHi# aPicker pk;
6gv.n public :
(Q@+W|~ U;_;_ template < typename T >
g)zy^aDf struct result_1
I$YF55uB {
rei<{woX typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
,,?t>|3 } ;
a}yJ$6xi {x+jFj. template < typename T1, typename T2 >
_+GCd8d struct result_2
d(tq;2- {
/<@oUv typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?D#Vh a } ;
G 2mv6xK' a 3HS!/ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
XG0,@Ly 'vXrA template < typename T >
7w9) ^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>q`G?9d2 {
`H\^#Zu
return fn(pk(t));
{W0@lMrD }
P/27+5(| template < typename T1, typename T2 >
B!,})F$x typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9%4rO\q {
"B.l j) return fn(pk(t1, t2));
46*?hA7@r( }
"kMpa]<c-6 } ;
bH&[O`vf Ls9G:>'rR doG&qXw 一目了然不是么?
)yjHABGJ 最后实现bind
@+\OoOK<L $v+g3+7 X/?3ifP6I template < typename Func, typename aPicker >
L./UgeZ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
&cZD{Z {
]R0^
}sI return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
f F?=W }
7[Y<5T] K2&pTA~OR 2个以上参数的bind可以同理实现。
C6GYhG] 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。
SwQb" TK'(\[E 十一. phoenix
t&ngOF Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
srUpG&Bcx
K{N#^L! for_each(v.begin(), v.end(),
mI}'8. (
WO]dWO6Mm do_
m~#O
~) [
<MY_{o8d cout << _1 << " , "
x}-r Ar ]
gCd9"n-e .while_( -- _1),
"}EydG"= cout << var( " \n " )
t0/fF'GZD )
sURHj&:t| );
TzVNZDQ`Jl Z[|(}9v?~ 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:
!IP[C?(nB 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
k)'c$ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
JI(8{ f 那么我们就照着这个思路来实现吧:
/+%1Kq.hP ~W!sxM5(* LTrn$k3} template < typename Cond, typename Actor >
O0wD"V^W class do_while
--y.q~d {
I( pU_7mw Cond cd;
P*G&pitT Actor act;
hb`(d_= 7F public :
$BCqz! 4K template < typename T >
Si!W@Jm struct result_1
w+ bMDp {
\3x,)~m typedef int result_type;
QO0T<V } ;
BH\qm
(X aiea&aJ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Z?X
^7< !DD|dVA{ template < typename T >
B\9ymhx;g% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?mnwD ]u {
$KKrl do
\# {
?$9C[Kw` act(t);
co#%~KqMu }
Z{&PKS while (cd(t));
^BW V6 return 0 ;
s\_
,aI }
@r'8<6hVO } ;
qd"*Td P5kkaLzG db4Ol= 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
B$aboL2 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。
!1;DRF 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。
UEt#;e 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。
8&B{bS 下面就是产生这个functor的类:
HX?5O$<<N EPW
Iu)A b>?X8)f2e template < typename Actor >
WnU"&XZ class do_while_actor
76(&O {
>PfYHO Actor act;
OP{ d(~+ public :
-&y{8<bu4H do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
]Ocf %( a'rN&*P template < typename Cond >
^!!@O91T picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
yD(0:g# } ;
&$|k<{j[<f ZI-)' JuKj 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
r)q6^|~47 最后,是那个do_
e=QnGT*b5 /\(0@To {C[<7ruF class do_while_invoker
tNoo3& {
OANn!nZ. public :
P.=&:ay7? template < typename Actor >
R@u6mMX{N, do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
jI[:` {
@?f3(Gh, return do_while_actor < Actor > (act);
[?yOJU%` }
gs7H9%j{U } do_;
x=gZ7$?A A7 E*w 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
P10`X& 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
!zVuO*+ 最后来说说怎么处理break和continue
Ay22-/C|@ 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。
V.>'\b/# 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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