一. 什么是Lambda
w5qhKu!1 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
{(xNC#
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,
'|WMt g $t}L|"=8X ap;*qiNFQ i$%;z~#wW class filler
63:ZDQ {
pjbKMx public :
_|*3uGo: void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
6
D!,vu } ;
;]<$p[m jZm1.{[> cC4*4bMm 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:
DPy"FQYZb `@Kh>K {/#?n[" atl0#F Bd for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
&yVii^ ;'=!Fv K})j5CJ/ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
{yspNyOx /\#qz.c2K N;Hf7K 1*>a 二. 战前分析
S1`+r0Fk~n 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。
0 B3*\ H}5 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
$9Z8P_^.0( eDTEy;^o puMpUY for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
';b/D /* --------------------------------------------- */
(qB$I\ vector < int *> vp( 10 );
QdDdrR^& transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
8iX?4qj{P /* --------------------------------------------- */
N15{7,
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
1s!hl{n<~ /* --------------------------------------------- */
H6'xXS int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
w ="I*7c@ /* --------------------------------------------- */
n"_EDb for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
wXNFL9F8 /* --------------------------------------------- */
O- r"G for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
[@>Kd`!' zFQxW4G 6PJ0iten ;O{AYF?,N 看了之后,我们可以思考一些问题:
.bnoK 1._1, _2是什么?
CXA)Zl5# 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。
fyQAQZT 2._1 = 1是在做什么?
=>ph\ 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。
-Frx {3 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。
G]q6Ika ~>#=$#V :Q&8DC#] 三. 动工
T(3"bS., 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
eeB^c/k(P .&}}ro48 sfVtYIu 8 wC3}U template < typename T >
pN%L3?2 class assignment
>rYP}k {
]u2!)vZh' T value;
h-jea1m public :
G4<'G c assignment( const T & v) : value(v) {}
;QgJw2G template < typename T2 >
=b9?r T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
npbNUKdz } ;
na8A}\!< \>9%=32u. K*CO%:,- 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
jQsucs5$h 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
fdp/cwd \7("bB= q]
,&$d^@ 3G5i+9Nt.L class holder
Ij{{Z;o3 {
? )0U!)tK public :
*,pG4kh! template < typename T >
0XXu_f@]9 assignment < T > operator = ( const T & t) const
+s_@964 {
M@{GT/`Pf return assignment < T > (t);
X "1q$xwc }
Q[8L='E } ;
n*bbmG1 KvktC|~? G H^i,88 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:
PTL52+}/ X3RpJ#m"' static holder _1;
D!)'c(b Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
|!rD2T\Ef dos$d3B4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
rD<@$KpP 而不用手动写一个函数对象。
gD&%$&q zy5@K) \{NeDv{A >JC.qjA 四. 问题分析
3-LO 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
~u}[VP 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
wm@1jLjrQ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
WWq)CwR 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
0W]Wu[k 下面我们可以对这几个问题进行分析。
d [K56wbpx 9[$g;}w 五. 问题1:一致性
Kw925@W 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?|
\]y$[\F> 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
JLc\KVmF Rn-L:o@?
struct holder
m,*t}j0 7 {
B8[H><)o\y //
}5DyNfZ]+0 template < typename T >
(Rs<'1+> T & operator ()( const T & r) const
\<;/)!Nmw {
O^sgUT1O return (T & )r;
}t"!I\C }
%{o5}TqD } ;
I uhyBo iM}cd$r{ 这样的话assignment也必须相应改动:
Vs9fAAXS4 y .
AN0 template < typename Left, typename Right >
zjVb+Z\n class assignment
SznNvd < {
^@L Left l;
y"2#bq Right r;
$,'r}
% public :
7xWX:2l*? assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
#4~Ivj template < typename T2 >
bumS>: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
!m]76=@ } ;
>I!dJH/gj a=C?fh 同时,holder的operator=也需要改动:
k]I<% ]RGun
GJ template < typename T >
%;ny assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
_K/h/!\n {
bpKb<c return assignment < holder, T > ( * this , t);
!f_Kq$.{ }
]lm9D@HMC z2 nDD6N 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。
F>!fu.Ws 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
c$1ez kk^KaD4dA return l(rhs) = r;
sA}=o.\j: 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。
MIi:\m5 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
q#MAA_ }ZR3 template < typename Tp >
gzl_
"j class constant_t
5n?fZ?6( {
6;5}%
B:#h const Tp t;
xr.fZMOh4 public :
}bjTb! constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
.5_w^4`b template < typename T >
7\5 [lM const Tp & operator ()( const T & r) const
Pu}r`
E_ {
ii{5z;I]X return t;
,X9Y/S
l }
CX\#
|Q8q } ;
LTFA2X&E= y{"8VT) 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
L88oh&M 下面就可以修改holder的operator=了
lD 9'^J ;~xkT' template < typename T >
KA%tVBl assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
5b|_?Em7 {
//|9J(B] return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
>&BgF*mm }
\s+<w3 JnPA; 1@/ 同时也要修改assignment的operator()
H:p(C?tk{ rS6iZp, template < typename T2 >
MhJq~G p
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
1xcx2L+R 现在代码看起来就很一致了。
c69B[Vjb [Zgy,j\\ 六. 问题2:链式操作
j3A+:KDn3n 现在让我们来看看如何处理链式操作。
/I".n] 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。
$+V{2k4X, 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。
MqXA8D 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。
rd. "mG. 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Q:@Y/4= D|_}~T>;& template < typename T >
DF9Br
D0{ struct result_1
p2w/jJMD {
GawLQst[+ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
ZLo3
0* } ;
sveFxI tA'i-D& 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:
<>2QDI6_ )3z.{.F template < typename T >
31J7# S2 struct ref
Fda<cS] {
)lH?XpfTjm typedef T & reference;
5.5dB2w } ;
ilpg() template < typename T >
N[zI@>x struct ref < T &>
42Ql^ka {
$mp7IZE| typedef T & reference;
Lf7iOW9U3 } ;
*/?L_\7 x{RTI#a. 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
$"x(: 4!iS"QH?;^ template < typename T >
i~k?k.t8 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
qdUlT*fw {
F'|,(P return l(t) = r(t);
^3AJYu }
-/7[_, 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。
Tcr&{S&o 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
j+Wgjf 6U# C
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
;?%2dv2d _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Q;5aM%a` _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
&[JI L=m5 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
@WFjM 最后的布局是:
aLq=%fsV) Add
H+_oK
]/ / \
x"U/M?l Divide 5
QT^(
oog= / \
I]ywO4 _1 3
zXZy:SD 似乎一切都解决了?不。
pmHd1 Wub 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。
QIo|t!7F 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。
7Zr jU{ 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:
<%) :'0q& u%v^(9z template < typename Right >
s7df<dBC assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
h'T\gF E% Right & rt) const
UDuKG\_J<y {
WDgp(Av! return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
nE::9Yh8z }
(}]74Lc 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
"ZT=[&2 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。
v-OGY[|97 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。
$0cMrf@ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
=oiY'}%(i 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
"P0o)g+{ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
z36ny o 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
GpxGDN3? L{
.r8wSrI template < class Action >
9YB~1M class picker : public Action
\^':(Gu4o {
7+=j]+O public :
MS,H12h picker( const Action & act) : Action(act) {}
bYG}CO // all the operator overloaded
yHT}rRS8 } ;
tk_y~-xz o&I0*~sN Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
y]cx}9~ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
VVCCPK^< zIRa%%.i< template < typename Right >
gU+BRTZ&x picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
(Grj_p6O {
V@cRJ3ZF return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
mb\vHu*53 }
*Q51'?y NP%ll e,l Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
I+u=H2][2 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
[-Q"A
6!Zd 9n@jK%m template < typename T > struct picker_maker
MZ0uc2L= {
0r+-}5aSl5 typedef picker < constant_t < T > > result;
d7KeJ$xy}p } ;
y0A2{'w template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Z AZQFr'* {
B[b'OtH typedef picker < T > result;
i?*&1i@ } ;
h1)p{5}H 1F[;
)@ 下面总的结构就有了:
{n.g7S~ 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。
HjnHl- 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。
-pkeEuwv{ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
azOp53zR 至此链式操作完美实现。
Q5 ohaxjF S5bk<8aPP KHF5Nt 七. 问题3
<<n8 P5pXt 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。
KJ'MK~g HJ_xg6.x template < typename T1, typename T2 >
?A2EuvQH] ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=X% D;2 {
;Oe6SNquT return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
hM>xe8yE }
%}$6#5"'; |fRajuA; 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
)xTp7YnZ; bh+R9~ template < typename T1, typename T2 >
ed\,FWR struct result_2
'7_'s1 {
_^&oNm1 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
NK"y@)%0 } ;
QRt(?96
}14.u&4 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
]G|@F
: 这个差事就留给了holder自己。
>E)UmO{S I<[(hPQUf qn4Dm ^ template < int Order >
\a|gzC1G class holder;
2.; OHQTE template <>
.l#Pmd! class holder < 1 >
r2U2pAy# {
?:H9xJ_^ public :
sH+]lTSX6{ template < typename T >
Snh\Fgdz struct result_1
eb( =V* {
0}P&G^%" typedef T & result;
O\G%rp L$w } ;
*sL'6"#Cre template < typename T1, typename T2 >
+.>O%pNj struct result_2
z!RA=]3h {
Z39^nGO typedef T1 & result;
>1joCG~ } ;
&dOV0y_ template < typename T >
Q[~O`Lz typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
p&ow\AO {
P#EqeO return (T & )r;
'n>|jw) }
%f:'A%'Qb template < typename T1, typename T2 >
g:f0K2)\r: typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
q:?g?v {
0imz}Z] return (T1 & )r1;
uy`U1> }
'# (lq 5
c } ;
?$r+#'asd( Bv9;q3]z- template <>
-B`;Sx class holder < 2 >
&s]
s]V) {
egP3q5~ public :
kW-5H;> template < typename T >
#!,xjd struct result_1
ODEy2). {
*wh'4i}u typedef T & result;
aD3$z;E } ;
x`B:M7+\ template < typename T1, typename T2 >
l(&CO<4q? struct result_2
7Y#b7H {
ef53~x typedef T2 & result;
Odbjl[>k } ;
<GoE2a4Va template < typename T >
n.7 $*9)# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
QjQJ " {
75^-93 return (T & )r;
jhg!K.A }
A;Zg: template < typename T1, typename T2 >
JaIj9KLNX typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
}n:-nB4 {
tQwbIX-7/ return (T2 & )r2;
*DG*&Me }
nS4~1a } ;
wv?`3:co pw(`+x] RmzK?muk 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
Gjv'$O2_ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
\Dt0
}
?;k 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
% yJs"% ShSh/0
return l(i, j) = r(i, j);
]v9<^! 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
@aj"12 5_`.9@eh. return ( int & )i;
/&kTVuN"( return ( int & )j;
,'ndQ{\9 最后执行i = j;
XeZv%` ? 可见,参数被正确的选择了。
q<;9!2py
ly^F?.e- *b7v)d# hcN$p2- _L:
/2 八. 中期总结
*$hO C%( 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:
-iJ[9O
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
w$&10 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
y XS/3_A{ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
69IBG,N' _ H@pYMNH H M76%9! jMw;`yh (:hPT-1 Gt 2rJ<> 九. 简化
.#+rH}=Z 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。
?=PQQx2_*u 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
G LE`ba 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:
bAW;2
NB 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
H=wmN0s{< +-*/&|^等
K
IqF"5 2. 返回引用。
}>h?W1 =,各种复合赋值等
>i=O =w 3. 返回固定类型。
B!8]\D 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
[IHT)%>E8& 4. 原样返回。
!_c<j4O operator,
4}NFa;M1 5. 返回解引用的类型。
O ^e
!<bBd operator*(单目)
Q 2tGe~H 6. 返回地址。
V;)'FJ)] operator&(单目)
=-vk}O0C 7. 下表访问返回类型。
"3\)@ operator[]
'x!q*|zF2 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
y2<g96 operator<<和operator>>
MKQa&Dvw }"3L>%Q5 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。
HD`Gi0 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
R)<>} y 3J[P(G>Q template < typename Left >
;w@: struct value_return
778L[wYe {
UQTt;RS*zS template < typename T >
bJe^x;J9 struct result_1
Fd ]! 7 {
g0ug:- R typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
o}NKqA3 } ;
;vd%=vR @9QHv template < typename T1, typename T2 >
%r|fuwwJO struct result_2
`N|WCiBV. {
);$~/H4 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
"b} ^xy } ;
AWf zMJ;VS } ;
SmtH2%y I q Rtgk .[CXW2k 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
O?{pln ||/noUK 下面我们来剥离functor中的operator()
w0
"h,{ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
m&;
t; >~ne(n4qy return l(t) op r(t)
j)J4[j return l(t1, t2) op r(t1, t2)
(]iw#m{ return op l(t)
h~F uuL return op l(t1, t2)
,@ [Q:fY return l(t) op
E=7"}; return l(t1, t2) op
P=S)V return l(t)[r(t)]
~){*XJw6 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
O>'o; 0 RtF_p
{s 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
b@5bN\"x$ 单目: return f(l(t), r(t));
a+J :1' return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
V{a 7@_y 双目: return f(l(t));
.Sb|+[{ return f(l(t1, t2));
Ebp8})P/~ 下面就是f的实现,以operator/为例
I5 [r-r gA.G:1v struct meta_divide
W_kJb {
YDDwvk
H template < typename T1, typename T2 >
;rk}\M$+ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
44S<(Re {
M,mj{OY~x return t1 / t2;
"-I> }
Y`c\{&M6 } ;
=0 m[ o_={xrmIA 这个工作可以让宏来做:
qWr`cO~hc dqG+hh^ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
gS"@P:wYzs template < typename T1, typename T2 > \
{;z3$/JB static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
{_Ke'"
k 以后可以直接用
d5bj$oH DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
:*4yR46 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
/V3*[ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
Z1q'4h=F. *]F3pP[ E9
q8tE} 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
2Ie50U <G6 wpf8M template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
<Z#u_:5@ class unary_op : public Rettype
V+( {
mp@ JsCU Left l;
a@m>S$S public :
/T_tI R> unary_op( const Left & l) : l(l) {}
X'iki4 t}TtWI template < typename T >
M*0&3Y
Z typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
YBg\L$|n {
^hZwm8G return FuncType::execute(l(t));
KWXJ[#E<W }
Tk+\Biq
,g^Bu{? template < typename T1, typename T2 >
nA+[[(6 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
S:
/ShT {
l*%?C* return FuncType::execute(l(t1, t2));
} #%sI"9 }
rLP4l~V } ;
rro,AS} 7tfFRUw pk"JcUzR 同样还可以申明一个binary_op
@*_#zU#g b6g,mzqu template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
6
*Q5.g class binary_op : public Rettype
t F`>.= {
tT'd] Left l;
{feS-.Khv Right r;
- FE) public :
x6F\|nb binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
!.p! @Z.Ne:*J template < typename T >
iiRK3m typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Fbk<qQH {
mflI> J=g return FuncType::execute(l(t), r(t));
`DJIY_{-2 }
OE:t!66 [IW@mn> template < typename T1, typename T2 >
m<OxO\ Mpf typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d8Upr1_ {
hRA.u'M return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Qaagi
` }
{)F-US } ;
l:faI&o.@ LzgD#Kz V&GFGds 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
)P|Ql-rE4 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
]kc_wFT< DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
BRH:5h 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。
vtr:{ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
vqL{~tR 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。。。
sW=@G'}3 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
2|Tt3/Rn 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)
,PIdPaV-- 下面是修改过的unary_op
R]ppA=1*_l _NZ)
n) template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
s"a*S\a;b class unary_op
P,wFib^1 {
XY%8yII6 Left l;
~=#jO0dE| -=g`7^qa> public :
HWe.|fH: 3V,X= unary_op( const Left & l) : l(l) {}
yy#Xs:/ R~c(^.|r template < typename T >
J-X5n 3I& struct result_1
OFUN hbg {
q
F}5mUcZ4 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
rj{'X / } ;
hO(HwG?8t sIELkF?. template < typename T1, typename T2 >
{CGk5` g~ struct result_2
cHR }`U$ {
-Fl3m typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
_q8s 7H } ;
FtF!Dtv =z@'vu$Fh template < typename T1, typename T2 >
";>D0h^D typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ye )(9 {
mexI} return OpClass::execute(lt(t1, t2));
h]'fX }
v4Nb/Y U&B~GJT+ template < typename T >
}]?RngTt typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<F!:dyl {
1BWuFYB return OpClass::execute(lt(t));
+{#BQbx6 }
qi/%&)GZ c%B=TAs5c } ;
WMI/Y9N [NKWudq ?X:RrZ:/ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
WxXVL" 好啦,现在才真正完美了。
VD=$:F] 现在在picker里面就可以这么添加了:
*w%;$\^ Je?V']lm template < typename Right >
1L$u8P^< picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
}f({03$ {
tG#F7%+E return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
-''vxt?7H& }
&0ULj6jj 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。
uM4,_)L #b8/gRfS t@4vEKw?.X C{>?~@z&5 TbXZU$[c 十. bind
zZE?G:isR 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
x3WY26e 先来分析一下一段例子
huR<+ =! B1p9pr tL
IE^ int foo( int x, int y) { return x - y;}
' u0{h bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
HX
<;=m bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
IGI2).$[ 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。
;M JM~\L0 我们来写个简单的。
1}'Jbj"/ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
QeQbO 对于函数对象类的版本:
X5<L bqLv81 V template < typename Func >
Ads^y`b struct functor_trait
Bq2}nDP {
LLU>c]a typedef typename Func::result_type result_type;
d3 N %V.w } ;
5aWKyXBIx 对于无参数函数的版本:
z&-`<uV~ ({i| template < typename Ret >
I5D\Z struct functor_trait < Ret ( * )() >
9(B) {
'dht5iI;Yw typedef Ret result_type;
oiR`\uY } ;
X0C\87xfG 对于单参数函数的版本:
#u2PAZ@qd "<.b=mN- template < typename Ret, typename V1 >
V5A7w
V3~ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
yBr{nFOgdY {
4H " *.l typedef Ret result_type;
Nd6N:1- } ;
;N,7#l|wi 对于双参数函数的版本:
mV'd9(s? SE/@ li template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
_p~
`nQ=7 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
z?i82B[Tm {
L' )(Zn1 typedef Ret result_type;
<LLSUk/ } ;
}u|0 等等。。。
1-b,X]i 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
I]$kVa1iN ,$G89jSM template < typename Func >
"iKK&%W struct func_return
CP?\'a"Kt {
3yZ@i<rfH template < typename T >
1`)R#$h struct result_1
* dNMnZ@Y {
=Of#Ps) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{fS/ZG"5<t } ;
Dbtw>:= I4");T3 template < typename T1, typename T2 >
:r~? Z6gK struct result_2
hz/5k%%UX {
qI'a|p4fn? typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
~7Jc;y& } ;
@cXY"hP` } ;
0Ifd! lOEbh *vj5J"Y(;t 最后一个单参数binder就很容易写出来了
(d~'H{q 8EP^M~rv template < typename Func, typename aPicker >
RZz] .Nx class binder_1
C( r?1ma {
2Hq!YsJ4] Func fn;
c(eu[vj: aPicker pk;
ricDP 9#a public :
>uUbWKn3 >o[T#U template < typename T >
f^]2qoN struct result_1
bGSgph {
_x>u"w typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Fs=nAn# } ;
IYj-cm 1Ju{IEV template < typename T1, typename T2 >
I)sCWC:Mq~ struct result_2
L'Wcb
=; {
wv*r}{%7g[ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
F4:ssy^ } ;
dFS+O;zE\ Uh7kB`2 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
!X,=RR`zT q=
tDMK'h template < typename T >
9EH%[wfv typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3XA^{&} {
TQ>1u return fn(pk(t));
=izB : }
&KD
m5p template < typename T1, typename T2 >
_-h3>.;h9 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_Fer-nQ2R {
au#IA return fn(pk(t1, t2));
M9i u#6P }
Ml)WY#7
} ;
q_I ''L "%sW/ph #q=?Zu^Da 一目了然不是么?
<Siz5qQI4 最后实现bind
Sx pl%
^h'
wZ7-\ +tO V+6Uz template < typename Func, typename aPicker >
a{{([uZ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
ho0T$hB {
)v'DQAL return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
#kxg|G[Ol }
u'iOa
/njN*rhx&Z 2个以上参数的bind可以同理实现。
w1.KRe{M 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。
5jbd!t@L |D<~a(0 十一. phoenix
xvW+;3; Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
)!OEa] 6 .*=1P*? for_each(v.begin(), v.end(),
ZOU$do>O (
jaDZPX-yS do_
H 7R1GaJ [
vZk+NS< cout << _1 << " , "
Dn9Ta}miTO ]
WJhI6lu .while_( -- _1),
f^',J@9@ cout << var( " \n " )
q 3
9RD )
"Z,'NL>& );
iJ#sg+ 2.CI^.5& 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:
/y1,w JI 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
#2n>J'} operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
:r!nz\%WW 那么我们就照着这个思路来实现吧:
xr o UoBu0Rx F|Ou5WD template < typename Cond, typename Actor >
p>!`JU`{? class do_while
(m@({ {
6Si z9 Cond cd;
E5Z,4B Actor act;
IV!&jL public :
Pxl7zz&pl= template < typename T >
&a7KdGP8V struct result_1
,%D \ {
yht_*7.lM typedef int result_type;
rrmr#a } ;
``0knr < ]G&d`DNV do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
nIdvff #knpZ' template < typename T >
^e)KEkh typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
v vOG]2z {
Ey 4GyAl do
D4[t@*m>7 {
8 \%*4L' act(t);
bluhiiATd }
}Vk#w%EJ while (cd(t));
cO_En`F return 0 ;
8NA2C.gOZ }
)ASI41 } ;
Gi?" h=?#D0 eSJ5YeY) 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
{&G0jsA 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。
l2._Z
Py 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。
Nx,.4CI
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。
O57
eq.aT 下面就是产生这个functor的类:
He~)i)co 3/oVl
6 ^jq QG+`? template < typename Actor >
jDOB(fE class do_while_actor
%Q]m6ciAM {
3)p#}_u{ Actor act;
Y!"LrkC public :
0c
/xE<h do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
\"|E8A6/ 6f{Kj) template < typename Cond >
A^*0{F?,) picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
&Z#g/Hc } ;
NRgNh5/ Xw_AZ-|1D k0Rd:DxO 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
EcU}ErN 最后,是那个do_
]?-8[v~{C [,yoFm%" DTH;d-Z class do_while_invoker
w<*6pPy {
/X9K g public :
M e_.X_ template < typename Actor >
OXT 5
y) do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
-Uh3A\#( {
ewvFUD'j return do_while_actor < Actor > (act);
T2Ms/1FH/@ }
{ZrIA+eH } do_;
zU}Ru&T9 8t25wPlx 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
)E;B'^RVR 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
K!=Y4"5% 最后来说说怎么处理break和continue
33:{IV;k 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。
g\ilK:r} 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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