一. 什么是Lambda
TO.?h! 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
4FEOV,n 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,
%M^X>S\% !VU[=~ jSp4eq ^yg`U( class filler
>t')ZSjRs {
`|e?91@vEa public :
`sOCJ|rc5 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
udM<jY]5p } ;
2,?4'0Z@R rr>*_67-: UbKdB 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:
T:IKyb VU`aH9g3( X(kyu,w K4NB# for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
JPW+(n|g /H&: @1ZLr 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
{^ 1s kb{h` '|Dm\cy R}7>*&S: 二. 战前分析
vk:@rOpl 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。
iHhoNv`MR 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
"?a(JC ?-[.H^]s~ &>43l+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
94Mh/A9k /* --------------------------------------------- */
9Y&,dBj+ vector < int *> vp( 10 );
uCuXY#R+ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
"mr;|$Y /* --------------------------------------------- */
l&cYN2T
b sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
f@lRa>Z(Fm /* --------------------------------------------- */
//*>p int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
'PTWC.C?9 /* --------------------------------------------- */
d51l7't for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
}<`Mn34@ /* --------------------------------------------- */
|Z}uN!Jm for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
S?*pCJ0 E8#r<=(m jz(}P8 KIO{6 看了之后,我们可以思考一些问题:
E`%Ewt$Z 1._1, _2是什么?
|u,2A1 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。
Un\h[m 2._1 = 1是在做什么?
zn|~{9>y 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。
JK0L&t< 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。
GWa_^ Y0iL+=[k`m I4
dS,h 三. 动工
/pzEL 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
7Wub@Mp ukBj@.~ 5at\!17TY %IG cn48J template < typename T >
4RYK9=NH class assignment
s>Xx:h6m {
w8i"-SE T value;
51 3{oM:
public :
>en,MT| assignment( const T & v) : value(v) {}
Fa78yY+6 template < typename T2 >
qXmkeidb&W T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
z;`o>Ja2 } ;
Enr8"+.( ~ldqg2c bm9@A]yP 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
{iiHeSD 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
)+T\LU d7Lna^ tEP~`$9 & xOEp class holder
tpp. 9 {
I_xvg
>i public :
d>@&[C!28 template < typename T >
;A)w:"m assignment < T > operator = ( const T & t) const
=jZ}@L/+ {
:db:|=#T return assignment < T > (t);
lrg3n[y-l }
/*=1hF } ;
M]PH1 2Ob h6c0BmS{1 lJHV c"*/ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
}nNZp YSi[s*.G static holder _1;
92g#QZs&W Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
O!#yPSq? ;`<uo$R for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Dj!v+<b 而不用手动写一个函数对象。
LlAMtw" tNf?pV77 L|hsGm\ Z9rmlVU6! 四. 问题分析
[_W#8{ 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。
xW92ZuzSH 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。
6^
UQ{P1; 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
9 -7.4!]I 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
m]t`;lr< 下面我们可以对这几个问题进行分析。
4LY
kK/: * N5cC#5`= 五. 问题1:一致性
7q_B`$ata 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
2xy
&mNx 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
x;d*?69f] nff
X struct holder
1&\ A# {
Y![m'q}K //
@uru4>1_dy template < typename T >
WDznhMo T & operator ()( const T & r) const
'n1-?T) {
bvVEV return (T & )r;
0K/?8[# }
Qoa gy L } ;
a%R'x] XN+~g.0 这样的话assignment也必须相应改动:
frB~ajXK xqV>m template < typename Left, typename Right >
/]pBcb|< class assignment
or2BG&W {
46U?aHKW@| Left l;
Ln~Z_! Right r;
z
D&5R/I public :
ci]IH]x assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
]xJ5}/ template < typename T2 >
y_aKW4L+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
U~%V;*|4 } ;
y^utMH vAeh#V~# 同时,holder的operator=也需要改动:
EP!zcp2' C L`$m<9w' template < typename T >
_oOEMQb assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
^Rgm3?7 {
AGxtmBB; return assignment < holder, T > ( * this , t);
=_(i#}"A }
Rg4'9I%B g[Tl#X7F 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。
N#C"@,}Y 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
?fO
2&)r
l| /tKW return l(rhs) = r;
;QMRm<CLV 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
[A@K)A$f 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
b{:c0z< ^F5Q(A template < typename Tp >
sIx8,3`&y class constant_t
G@4ro< {
*k&yD3br-V const Tp t;
T6
K?Xr{_ public :
?kOtK constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
`5VEGSP] template < typename T >
H@!\?5I const Tp & operator ()( const T & r) const
ze%kP#c6!
{
FlWgTn> return t;
QG~4<zy }
$UgQ1Qc } ;
7/p&]0w sbWen? 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
-ahSFBZlg 下面就可以修改holder的operator=了
};rxpw>ms DK!QGATh template < typename T >
(e:@7W)L assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
dNQR<v\IL {
gBF2.{"^ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
$L~?!u&N }
\KBE+yj HnDz4eD 同时也要修改assignment的operator()
^/K]id7 2 -k$*@Hq template < typename T2 >
rQ_!/J[9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Z0Tpz2m 现在代码看起来就很一致了。
RmR-uQU-c `v]|x,l+C 六. 问题2:链式操作
pzkl ;"gK 现在让我们来看看如何处理链式操作。
;oej~ 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。
{F Ir|R& 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。
~OuK ewr\ 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。
qDMVZb-(# 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
7Ya4>*B
]Wc:9Zb template < typename T >
/7s^OkQ struct result_1
.3yoDab {
OGDCC/ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
;y"=3-=vM" } ;
'U9l Ia>07av 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:
gpIq4Q< !$q *~F"S template < typename T >
x]e&G!| struct ref
2J>v4EWC {
;9WS#>o typedef T & reference;
_TGv"c@V } ;
#@quuiYq template < typename T >
bgi
B*`z struct ref < T &>
OoG Nij {
JO|%Vpco typedef T & reference;
EFd9n } ;
n86=1G:% D-v}@tS' 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
M%U1?^j8 C(4r>TNm template < typename T >
n`W7g@Sg#I typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
KOYU'hw {
JB}jt)ol% return l(t) = r(t);
+*'^T)sj/ }
8p91ni' 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
\$Jz26
-n 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
R6xJw2;_ u0s25 JY.% 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
%o4d(C B _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
9fj8r3 F# _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
=
Ff 2 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
h#e((j3-2Z 最后的布局是:
*(w#*,lv Add
+nOa&d\ / \
?'jRUf l Divide 5
o 9?#;B$ / \
n/zTS3< _1 3
$-J=UT2m 似乎一切都解决了?不。
oh@|*RU 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
%F.^cd" 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
1OwVb OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
u3VSS4RG% 2B!Bogs template < typename Right >
"QV?C assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
!#b8QER Right & rt) const
*~b}]M700 {
o&PPW~D+h@ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
|B`
mWZ'" }
5@3hb ]J 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
:Qekv(z XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
:5 zXW;s 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
\-2O&v'} 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
aN,.pLe; 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
IMF9eS{L 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
%aHQIoxg 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
ky^u.+cZ (vXes.|+t template < class Action >
V39`J*fI class picker : public Action
Q!&@aKl {
T=-$ok`G public :
P+/6-C J picker( const Action & act) : Action(act) {}
u@ psVt // all the operator overloaded
Rv^
\o
} ;
X1J' ?yq $
>Qba 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。
LNU#NJ^Axt 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:
tXu_o6] +|OrV' template < typename Right >
8`4Z%;1 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
6t0-u~ {
ybNy"2Wk return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
8`?vWJS }
sm1(I7y X7~AqG Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
6Pzz= ai< 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。
d_r1}+ao FJYc*l template < typename T > struct picker_maker
~Y3"vdd
{
0**.:K<i typedef picker < constant_t < T > > result;
r:QLO~l/ } ;
/A{/ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
hCX_^% {
pk&;5|cCD typedef picker < T > result;
FLE2]cL- } ;
='"hB~[ b+rn:R 下面总的结构就有了:
<Jwx| 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。
QT\=>,Fz _ 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。
@|hn@!YK picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
F4xXJ"vc 至此链式操作完美实现。
| @Mx?( JPq2C\Ka ;I5u"MDHGI 七. 问题3
y {PUklq 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。
Qv`Lc]' SJXA template < typename T1, typename T2 >
`uN}mC!r] ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;
wpX {
lz-t+LD@ST return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
l)^sE) }
3tZC&!x? gq +|Hr 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:
4*vV9*'! MS~|F^g template < typename T1, typename T2 >
GOII
B struct result_2
M~uX!bDH {
Q-qM"8I typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
eInx\/ } ;
2Kg+SLU[~ y`n'>F11 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?
9AGf4tuy 这个差事就留给了holder自己。
q|N/vkqPz >n^| eAH yL#bZ9W
} template < int Order >
av.L%l&d class holder;
rpZ^R}B%*v template <>
_?+gfi+ class holder < 1 >
Z|h&Zd1z {
vp>,}nx4 public :
}z$_=v template < typename T >
A{3?G-]* struct result_1
8!T6N2O6d {
;Az9p h typedef T & result;
uzA_Zjx } ;
=y>g:}G7 template < typename T1, typename T2 >
<Kq4thR struct result_2
Jbmi[`O {
,hV}wK! typedef T1 & result;
<![]=~z$ } ;
j>?0Y template < typename T >
UZ`G S$D@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
me7? {
n&51_.@Q return (T & )r;
T/A[C }
*A>I)a<: template < typename T1, typename T2 >
9qHbV
9,M typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
mo$`a6[h< {
JIGoF return (T1 & )r1;
YCWt%a*I' }
O!3MXmaO } ;
Yb~[XS |p mX2(SFpJar template <>
+;H-0Q5 class holder < 2 >
aMxg6\8 {
1236W+ public :
XJs*DK template < typename T >
}i"\?M struct result_1
c%5G3j {
r&u&$"c typedef T & result;
Y6>@zznk } ;
K%+[2Hj2 template < typename T1, typename T2 >
8:x{ struct result_2
.%.bIT {
:r{;'[38 typedef T2 & result;
DRo?7_ } ;
yc#0c[ZQu template < typename T >
!,}F2z?4c typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
]dx6E6A,
{
+/bT4TkML return (T & )r;
u~WE}VC }
<6
LpsM} template < typename T1, typename T2 >
|wnXBKV( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
xJQ-k/` {
/M}jF*5N return (T2 & )r2;
Au-_6dT }
w:|BQ, } ;
*Zj2*e{Z9U 9`A}-YA! S? -6hGA
j 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#|U?Rex 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
*8ZaG]L 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Kx-s95t J%Cn return l(i, j) = r(i, j);
:o)4Y 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
4RLuv?,)~ $.7Ov| return ( int & )i;
U{8]TEv return ( int & )j;
-f{NVX\<0 最后执行i = j;
jjT|@\-u 可见,参数被正确的选择了。
D2060ze w7(jSPB 3M?vK(zG>P k*?Axk# ._ 6|epJ# 八. 中期总结
Xy0KZ ! 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
;Q1/53Y< 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
-naj.omG| 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
K&\3j-8^ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
`4@_Y< l6[0i xE[CNJ%t^, /]_a\x5Ss K+`$*vS~ws 1L4-hYtCj 九. 简化
^Hdru]A$2 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。
ZRK1UpP 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
FL,av>mV 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:
|t1ij'N 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
N?RJuDW +-*/&|^等
Ot^<:\<`G 2. 返回引用。
Tej&1'G =,各种复合赋值等
wG,"ZN 3. 返回固定类型。
bnm3
cR:h" 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
gvoo1 Sa 4. 原样返回。
M_ GN3 operator,
:epjJ1mW 5. 返回解引用的类型。
x}c%8dO#J operator*(单目)
]Uy
cT3A 6. 返回地址。
jOE~?{8m operator&(单目)
_LOV&83O( 7. 下表访问返回类型。
LK?V`J5wY operator[]
}gfs 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
#Q6.r.3@x operator<<和operator>>
r=`]L-}V OE"r=is 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。
X-Q;4M-CJ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
'u%;5;%2 k *#fN(_ template < typename Left >
!alO,P%>r struct value_return
DM73
Nn^5 {
E2
5:eEXa template < typename T >
R24ZjbKL struct result_1
Za&.sg3RG {
s*XwU typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
6z (eW]p } ;
p{sbf;-x} !GNLq.rQ template < typename T1, typename T2 >
!aVwmd'9 struct result_2
syseYt] {
<0,szw typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
UT^-!L
LB] } ;
t]j4PNzn } ;
HifU65"8 "n4' \ig Fp`MX>F 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
@aA1=9-L ~(|~Ze> 下面我们来剥离functor中的operator()
|&>!"27;w 首先operator里面的代码全是下面的形式:
8ol R#> ?^# h|aUp. return l(t) op r(t)
|H,g}XWMU return l(t1, t2) op r(t1, t2)
LEUD6 M+~t return op l(t)
xyoh
B#'W return op l(t1, t2)
`F#<qZSR return l(t) op
${/"u3a_ return l(t1, t2) op
/eoS$q return l(t)[r(t)]
E
rf$WPA return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
=h083|y> +hz^( I7 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
S[J=d%( 单目: return f(l(t), r(t));
4-?'gN_ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
S[TJ{L( 双目: return f(l(t));
e<wRA[" return f(l(t1, t2));
:\0q\2e[< 下面就是f的实现,以operator/为例
sH^?v0^a I)$of9 struct meta_divide
.>(?c92 {
zEQ<Q\"1 template < typename T1, typename T2 >
[N|/d# static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
5X7kZ!r {
LNp%]*h return t1 / t2;
2C@hjw( }
0I.9m[<Fc } ;
g5EdW=Dt, ]~,V(K 这个工作可以让宏来做:
dBV^Khf J mGQgy[gX #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
@G
vDl=. template < typename T1, typename T2 > \
pai>6p static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
!;SpQ28 以后可以直接用
~3{C&c DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
kT(}>=]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
1}E`K# (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。。。)
#]s> hT&,5zaWdv dqMR<Nl& 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
n6gYZd PmtBu`OkV template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
U!F~>< class unary_op : public Rettype
>4:W:;R {
t)o #!)| Left l;
YyX/:1 sg> public :
oZO6J-ea unary_op( const Left & l) : l(l) {}
U[zY0B QZBXI3%#s template < typename T >
W{Cc wq typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L~1u?-zu {
&XosDt return FuncType::execute(l(t));
K!?T7/@ }
Y&xmy|O# 4BG6C'`% template < typename T1, typename T2 >
PsDks3cG typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'Y+AU#1~H {
(NUk{MTX return FuncType::execute(l(t1, t2));
c'_-jdi`>_ }
bz_Zk } ;
buo_H@@p{s nnmn@t(%r 65VnH= 同样还可以申明一个binary_op
p(MhDS\J 9`\hG%F template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
mt7}1s,i[ class binary_op : public Rettype
ZLdvzH@' {
9+.0ZP? Left l;
SMaC{RPQ Right r;
2 q J}5 public :
lhTjG,U= binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
22|eiW/a !v|j C template < typename T >
QthHQA typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
nBL7LocvR {
k,M%/AXd return FuncType::execute(l(t), r(t));
;HM&
":7 }
gd[jYej'RP Y((s<]7 template < typename T1, typename T2 >
goi.'8M|/b typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-UkP{x)S {
,FX;-nP% return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
C$\|eC j }
Mw@T!)( } ;
pt;E~_ F ^Rt
6Io &TE=$a:d& 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
}% JLwN 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Z}.N4 / DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
8Wid.o-U 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。
n'0^l?V 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
a ^<W
?Z 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。。。
(E59)z - 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
r#*kx# " 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)
R9D<lX0% 下面是修改过的unary_op
qyv9]Q1 v0 |A
N template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
`h_,I R< class unary_op
+ZtqR {
uQWJ7Xm Left l;
Lv+lLK BKfcK>%g public :
\%=\_"^? \-N
4G1 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
FGu:8`c9 +4f>njARIb template < typename T >
q$e2x=? struct result_1
{NXc<0a( {
(Mhj-0xf$ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
/8@JWK^I{ } ;
Q^/66"Z:Z 4%~$A`7 template < typename T1, typename T2 >
1w'iD
X struct result_2
G!T)V2y {
$-YS\R\9x typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
FiJJe } ;
XWZ
*{/u P!'Sx;C^f template < typename T1, typename T2 >
G*uy@s: typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
L)&?$V {
5c($3Pno= return OpClass::execute(lt(t1, t2));
YUJlQ2e( }
r<c yxR~ A;m)/@ template < typename T >
.5|AX6p+^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#qT 97NQ {
xekW-=#a7- return OpClass::execute(lt(t));
z"bgtlfb8 }
% ribxgmd }legh:/*?O } ;
8:0QI kqk Q]Q i Brr{iBz*" 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
|lOxRUf~ 好啦,现在才真正完美了。
-q|K\>tgU 现在在picker里面就可以这么添加了:
9V`/zq? Q
,30 template < typename Right >
1O*5>dkX;% picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
;0O3b {
.x5Yfe return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
xK 9"t;!C& }
))|Wm} 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
@B
%m,Mx _O2},9L n 7tMV*{+Z PN[
`p1F _'0HkT{I 十. bind
>J^bs &j 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
W76K/A<h> 先来分析一下一段例子
sufidi *,5V;7OR eU'DQp* int foo( int x, int y) { return x - y;}
(g
xCP3 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
L22GOa0 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
jnsV'@v8Nj 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
#Mw|h^Wm 我们来写个简单的。
"- S2${ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
p0~= 对于函数对象类的版本:
>;kCcfS3ct {%5k1,/( template < typename Func >
|ybW struct functor_trait
87P{vf# {
Nl3x
BM% typedef typename Func::result_type result_type;
l|z
'Lwwm5 } ;
Jaz|b`KDj 对于无参数函数的版本:
EM!# FJh H$TYp template < typename Ret >
q+f]E&': struct functor_trait < Ret ( * )() >
H_KE^1 {
5_Yl!= typedef Ret result_type;
Yn4c6K } ;
</F@5* 对于单参数函数的版本:
6wC|/J^ o:B?gDM template < typename Ret, typename V1 >
g3Q]W(F%$ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
//cj$}Rn! {
HSGM&!5mW typedef Ret result_type;
w^MU$ubx } ;
N p9N#m? 对于双参数函数的版本:
ks|[`FH LW6&^S?4{ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
e@' rY#:u struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
?Q1(L$-= {
%Z~,F? typedef Ret result_type;
'WK}T)o } ;
dd1m~Gm 等等。。。
@/h_v#W 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
@k:f(c _"n1"%Ns template < typename Func >
ModwJ
w struct func_return
.|Y2'TWQ {
nM:e<`r template < typename T >
{N1Ss|6 struct result_1
hZ2!UW4' {
[.4R ,[U typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
)1ia;6} } ;
#g[jwl' ?95^&4Oh0 template < typename T1, typename T2 >
fP>_P#gZ struct result_2
)&:4//}a {
`s#0/t typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Jj+|>(P } ;
]-"~? } ;
=ic"K6mhq z=1 J{] v}p'vh^8B 最后一个单参数binder就很容易写出来了
+F3@-A z}\TS. template < typename Func, typename aPicker >
xc)A`(g class binder_1
[1Pw2MC< {
&LM@_P"T Func fn;
3wZA,Z
aPicker pk;
S@i*+&Ot public :
=au7'i |6 8CKN^8E template < typename T >
WE\@ArY> struct result_1
r0kJx$f {
2)}ic2]pn typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
SXX6EIJr| } ;
!K a!f1 cU
<T;1VQ template < typename T1, typename T2 >
d|5V"U]W; struct result_2
=^ur@E {
iaXpe]w$n typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
oE:9}]N_ } ;
oc.H}Eb%Z ( iM*Y"Y binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
H9'Y` -r sevaNs template < typename T >
|"V]$s$ c typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
cHN
eiOF {
QC@nRy8% return fn(pk(t));
-I."= c% }
i}SJ template < typename T1, typename T2 >
E?%SOU< typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Qw>ftle {
GFM$1} return fn(pk(t1, t2));
J9s4lsea }
MbY?4i00%h } ;
E.*TJ -h=K]Y{` e}|UVoeH 一目了然不是么?
R5O{;/w 最后实现bind
Rou$`<{H 8r"$o1! P%#WeQ+ template < typename Func, typename aPicker >
h<KE)^). picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
qRXQL"Pe_l {
Y=RdxCCx4 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
E]zTd$v6 }
-]8cw#y
0A }T<[JXh=J 2个以上参数的bind可以同理实现。
[S{KGe:g 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。
=HJ)!( M4hzf 十一. phoenix
8m? 9?OV5 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
l=(4o4um (r8Rb*OP for_each(v.begin(), v.end(),
8Ar5^.k (
S*3N6*-l" do_
~G0\57;h [
u\~dsD2)q cout << _1 << " , "
/I[?TsXp ]
'FB?#C %U .while_( -- _1),
sT|$@$bN cout << var( " \n " )
3#)I 7FG )
/mMRV:pd );
5LVhq[}mP QR'yZ45n4 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:
L_f u<W 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
Z i-)PK^ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
9qIdwDRY 那么我们就照着这个思路来实现吧:
D
==H{c1F 3*@ sp V!!E)I template < typename Cond, typename Actor >
$N$
ZJC6(@ class do_while
bzFwQi}> {
md`PRZzj@ Cond cd;
a]NQlsE}l Actor act;
u&)+~X public :
?-^eI! template < typename T >
20[_eu) struct result_1
@eQIwz {
V=!tZ[4z$h typedef int result_type;
$~M#msK9 } ;
c"X` OB ]MjQr0&M do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
ve|:z B%HG7 template < typename T >
yp%7zrU typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
j6wdqa9!~ {
N}0-L$@SL do
=]r<xON%S {
02Z>#AE act(t);
m'h`%0Tc }
Y`@:L'j while (cd(t));
\(9hg.E return 0 ;
0)/L+P5 }
1#H=<iJ } ;
c]]OV7;)> {"<D$*K~ 7~@q#]U[ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
` <+MR6M 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。
$ZSjq 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Yj+p^@{S2P 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
2y6 e]D 下面就是产生这个functor的类:
-nP
y?>p"| 0zD[mt m,i@ template < typename Actor >
P !:LAb( class do_while_actor
[R$iX {
~>:uMXyV2t Actor act;
"F
nH>g- public :
FsI51@V72Q do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
+Tnn'^4 @BbqYX template < typename Cond >
nM*-Dy3ou picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
L+s3@C;b } ;
p^u;]~JO ]"Y?
ZS;H ~(W q 5<v 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+6=b" 最后,是那个do_
"uR,WY F Xbf7G)H (* WO<V class do_while_invoker
hS<lUG!9UJ {
9F[k;Uw public :
L\1&$|? template < typename Actor >
0s>ozAJ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
g\;&Z {
Yyl(<,Yi return do_while_actor < Actor > (act);
`;?`XC"m }
QahM)Gb } do_;
RM/q\100 ^! ?wh 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
$9LI v 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
tGq0f"}'J 最后来说说怎么处理break和continue
i7N|p9O. 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/NkG;NWM 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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