一. 什么是Lambda
\(v_", 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
;ZW}47:BS6 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,
b"3T(#2<* lPSDY&`P oVZ8p- @nW(KF class filler
~k<31 ez {
E)Epr&9S public :
WoT z' void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
FT?1Q' } ;
_WkcJe` 7Mbt*[n #;KG6I 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:
Nb,H8; \:)o'- >"My\o !/lYq;$R for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
jm!C^5! af5`ktx /xbF1@XtL 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
;.[$ %' g-%2C? Kgio}y ;{C{V{ 二. 战前分析
H_r'q9@<> 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。
ZN]c>w[
)I 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
>Ti2E+}[M .6A:t?. Pj5#G0i% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
w0`L)f5v /* --------------------------------------------- */
Pw0 KQUs vector < int *> vp( 10 );
h+d;`7Z> transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
g.sV$.T2K /* --------------------------------------------- */
^XB8A=xi sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
uNGxz*e /* --------------------------------------------- */
] ,aAzjZ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
xWZcSIH! /* --------------------------------------------- */
KO;6 1y: for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
0\<-R /* --------------------------------------------- */
93eqFCF. for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
8 =Lv7G% 40sLZa)e ,^Srd20 %H~gN9Vn#@ 看了之后,我们可以思考一些问题:
e9~4wt 1._1, _2是什么?
s7.*o@G 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。
; SM^ 2._1 = 1是在做什么?
:NyE d<' 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。
YD.^\E4o 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。
:|mkI#P. :pu{3-n. 4gNRln- 三. 动工
tLXw&hFk`g 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
4'=N{.TtO ._nKM5. >o=p5#{ EQhV}9 template < typename T >
nY0UnlB` class assignment
3^UsyZS) {
P&^7wud-sb T value;
? UDvFQ& public :
>RnMzH/9 assignment( const T & v) : value(v) {}
<vuX "
8 template < typename T2 >
25[/'7_" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
?a9k5@s } ;
D8{HOv;d^ W)~.o/;
>U/g*[> 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
TAoR6aE 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
z$5C(! ) $NRb' #Kr.!uD MW>28 class holder
j]D = \ {
,FVy:"FR public :
W+S; Do template < typename T >
0l@+xS; assignment < T > operator = ( const T & t) const
}]?G"f
t K {
gQDK?aQX return assignment < T > (t);
)fL*Ws6 }
o+Z9h1z%, } ;
iRtDZoiD' ,LO-!\L B9-[wg#0G 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:
mcG$V0D <{ ]*U') static holder _1;
%"^XxVJ* Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
e.^9&Fk"N *v3
| for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
]<LU NxBR 而不用手动写一个函数对象。
9Dw&b iCKwd 9?) _q4m7C< ='>UKy[= 四. 问题分析
-Lb^O/ 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。
,4,c-
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。
2H "iN[2A 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
,quTMtk~ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
0Wm-`ZA 下面我们可以对这几个问题进行分析。
S$WM&9U gXJ^o;R>M 五. 问题1:一致性
Zw{tuO7}K 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?|
w5jZI|
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
mh]$g<*m PlUjjJU struct holder
mkA|gM[g7 {
8E[`H //
1z:N$O_v template < typename T >
x&vD,|V! T & operator ()( const T & r) const
LL
[>Uu?Y {
e6'O,\ return (T & )r;
Th^#H }
i8.[d5 } ;
&Qjl|2 -P&e4sV{ 这样的话assignment也必须相应改动:
i`'^ zR(`i H-w|JH>g template < typename Left, typename Right >
RY<b]| class assignment
Uk6!Sb {
)&Bv\Tfjt Left l;
o |iLBh$) Right r;
ulM&kw.4i public :
Am
$L assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
F
k;su,]_ template < typename T2 >
CF_!{X_k} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
|hoZ: } ;
QovC*1' eov-"SJB 同时,holder的operator=也需要改动:
$t}1|q| Y cpO;md template < typename T >
7bS[\5 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
pnJT]?}, {
qTF>!o#\: return assignment < holder, T > ( * this , t);
3PffQ,c[~ }
UV.9KcN. 5 ZPUY 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。
x~eEaD5m%J 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
nDy=ZsK koZp~W- return l(rhs) = r;
p04+" 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。
aM!# 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
G-
WJlu I_7EfAqg( template < typename Tp >
+~O{
UGB= class constant_t
LP /4e` {
fM.|#eLi const Tp t;
k^jCB>b public :
s#ZH.z@J constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
P.DWC'IBN template < typename T >
?F{xDfqw const Tp & operator ()( const T & r) const
^j}sS!p {
{m:R v&T return t;
W^Y0>W~ }
gQ#T7 } ;
3~rc=e G9Tix\SpF 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Hc|U@G 下面就可以修改holder的operator=了
*pp1Wa7O DU8LU*q' template < typename T >
S
'+"+%^tj assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
k1zt| {
U{(07GNm# return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
aS G2K0 }
ts>}>}@vc 8ZfIh 同时也要修改assignment的operator()
^MV%\0o c F]3gM template < typename T2 >
=lQ[%& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
5AU3s 现在代码看起来就很一致了。
;(6lN<iU |3ETF|)? 六. 问题2:链式操作
$t'I*k^N 现在让我们来看看如何处理链式操作。
|Eu~=J7@ 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。
vI}S6-"< 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。
k]pD3.QJ 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。
;jI"|v{vnS 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
"\?G W=]",< template < typename T >
z-gG( struct result_1
~W{h-z%q {
v*'\w#
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
[S+-ovl } ;
^?[<!VBI cLC7U?- 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:
NI:N
W-! VTfaZ/e. template < typename T >
L-{r*ccIW struct ref
olh3 R.M< {
#)}bUNc' typedef T & reference;
|/s2AzDD } ;
{][7N p!y template < typename T >
DNBpIC5&6 struct ref < T &>
' PYqp&gJ {
w8I&:"^7< typedef T & reference;
|9Ks13?Ck } ;
,8nZzVo 9Ib(x0_ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
SJ^?D8 iDc|9"|Tf3 template < typename T >
<OSvRWP) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
2!?z%s-S {
X.9MOdG70 return l(t) = r(t);
eH/\7)z }
tN> B$sv 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。
z
]N~_9w 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
T<k1?h^7 N==_'`O1Q0 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
^ZWFj?`\UV _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
V_622~Tc/[ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
W+C_=7_ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
8;&S9'ci 最后的布局是:
g@VndAp Add
_rd j,F8 / \
0(9@GIT Divide 5
Am0C|(#Xm / \
q*TKs#3 _1 3
g_c)Ts( 似乎一切都解决了?不。
bv>lm56 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。
jZ,[{Z(N
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。
h!CX`pBM 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:
i9k]Q(o }_l
-'t template < typename Right >
o
0ivja assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
\+Ln~\Sv Right & rt) const
zb}+ m#q {
Sb4PCt return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
\OT)KVwO }
^6y4!='ci 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
k|Yv8+XT 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。
f.)F8!! 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。
Mr,y| 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。
<;E[)tv 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。
m{dyVE 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?
(jMAa% 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:
^J~A+CEf"W TM}'XZ& template < class Action >
?iEXFYJG class picker : public Action
(,c?}TP {
A-C)w/7 public :
]O=S2Q picker( const Action & act) : Action(act) {}
-<JBKPtA // all the operator overloaded
[*{\R`M } ;
+xBK^5/x #Y>%Dr& 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。
VSpt&19 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:
TKu68/\) BRXb<M^;_ template < typename Right >
KSB_%OI1 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Yj7= T%5 {
Q>a7Ps@~ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
/,N!g_"Z }
>dvWa-rNUT s?x>Yl
% Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
'BdmFKy1 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。
^!p<zZ +[8Kl=]L template < typename T > struct picker_maker
Y!1^@;)^ {
Q] yT typedef picker < constant_t < T > > result;
C6V&R1" s } ;
0"qim0%|DF template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
!eAdm {
!:O/|.+Vmf typedef picker < T > result;
OV("mNh } ;
6SBvn% p@7i=hyt`p 下面总的结构就有了:
;.Oh88|k 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。
Xtu`5p_Qv 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。
tGO[A#9a picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
H"q`k5R 至此链式操作完美实现。
n &\'Hm }#W`<,*rL. >6l ;/J 七. 问题3
,rB9esxic 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。
8Z4?X% P-OPv%jyi template < typename T1, typename T2 >
&QOWW} ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*&dW\fx {
)y/DGSd
return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
f{^M.G@ }
?%xhe teOBsFy/I 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:
}L$Xb2^l 0fPHh>u template < typename T1, typename T2 >
,8=`* struct result_2
yw*mA1v {
Ng'ZAG;O typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
_L4<^Etfm } ;
4 %!{?[$ X=p3KzzX 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?
&J^4Y!gt 这个差事就留给了holder自己。
^/ DII`A ,P@/=I5 L;--d`[ template < int Order >
v :+8U[x class holder;
7moElh v template <>
LE<u&9I\ class holder < 1 >
~6-"i0k
{
P"bknXL public :
m/<F 5R template < typename T >
txml*/zL struct result_1
x>^3]m {
&vFqe,Z typedef T & result;
uh5Pn#da^ } ;
K(Q]&&< template < typename T1, typename T2 >
<K,%
y(] struct result_2
%0NkIQ`C {
zY1s7/$i typedef T1 & result;
5w,Z 7I8 } ;
Q$3\ /mz template < typename T >
."IJmv typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
KM/U?`6>: {
A{aw<
P|+ return (T & )r;
b'7z DZI] }
H}sS4[z template < typename T1, typename T2 >
0i5y(m&7 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
'_.q_Tf-^ {
<Qcex3 return (T1 & )r1;
<'}b*wUB }
qY$*#*Q } ;
?E+:]j_ M[YTk=IM# template <>
QE45!Zg class holder < 2 >
*2,e=tY> {
3!.H^v?
public :
't|Un G template < typename T >
.~. ``a struct result_1
pHen>BA[ {
}XX~
W}M(\ typedef T & result;
4d^
\l! } ;
MX!u$ei template < typename T1, typename T2 >
"U%n0r2 struct result_2
axK6sIxx {
+mfe*'AU typedef T2 & result;
Uvjdx(fY[a } ;
RgB6:f, template < typename T >
'yPCZ`5H( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
.3lGX`d{ {
Mw"xm9(Q return (T & )r;
pg~zUOY }
e2AN[Ar template < typename T1, typename T2 >
Pz]bZPHn typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
7?=43bZl {
U1,~bO9 return (T2 & )r2;
0?lp/|K }
~L %Pz0Gg } ;
M}Nb|V09 $!YKZ0)B'0 OUEI~b1 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
7FmbV/&c 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
qwq/Xcv 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
.i {>Z AbUDn\0$ return l(i, j) = r(i, j);
)7&42>t 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
~ X-)_zH p?+lAbe6H return ( int & )i;
Sa3I?+ return ( int & )j;
B{7Kzwh; 最后执行i = j;
1. #
|QX 可见,参数被正确的选择了。
"?apgx 6 ]\CU9J|H8 T4OguP= tg.|$n %55@3)V8Rf 八. 中期总结
<eB<^ &nd 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
_W)`cr 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
4$yV%[j 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
TZ?Os4+ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
g%`i=s&N% d"#gO,H0 Y,k(#=wg
-Y*VgoK% u~s
Sk iO!27y 九. 简化
tIq>Oojdx 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。
"pt+Fe|@c; 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Dt.0YKF 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:
16"#i 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
3`8dii +-*/&|^等
yGU .AM 2. 返回引用。
7#QLtU =,各种复合赋值等
OnZF6yfN=3 3. 返回固定类型。
b,nn&B5@{ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
OE_QInb< 4. 原样返回。
Lj}>Xy(7< operator,
;W]D ~X& 5. 返回解引用的类型。
&!ED# gs operator*(单目)
?2{bKIV_ 6. 返回地址。
_|N}4a operator&(单目)
3pvYi<<D' 7. 下表访问返回类型。
!X^Hi=aV operator[]
:6XguU 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
/\na;GI$ operator<<和operator>>
M70c{s`w5 94\t1fE 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。
2ck4C/ h 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Y[2Wt%2\6 &e5(Djz8t template < typename Left >
(=1)y'. struct value_return
U4Z[!s$ {
N;uUx#z template < typename T >
MR`:5e struct result_1
1%%'6cWWu {
WzjL-a( typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
yQ9ZhdQS } ;
Mtm/}I pe9@N9_5 template < typename T1, typename T2 >
d')-7C struct result_2
gw"~RV0 {
l71gf.4g typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
9Gca6e3 } ;
-
ay5 } ;
O`WIkBV! >&OUGu| #/|75
4]] 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
['z!{Ez n|Pr/ddL 下面我们来剥离functor中的operator()
?>af'o: 首先operator里面的代码全是下面的形式:
&-M]xo^ f|U0s return l(t) op r(t)
baee?6 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
+iy7e6P return op l(t)
` @8`qXg return op l(t1, t2)
XAPYpBgm return l(t) op
~4\,&HH return l(t1, t2) op
P"1 S$oc return l(t)[r(t)]
[8"oj hdV return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
#Z\O}< Cp#)wxi6[y 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
A3HF,EG 单目: return f(l(t), r(t));
{XgnZ`* return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
5o#Yt 双目: return f(l(t));
FW8-'~ return f(l(t1, t2));
rz%<AF Z 下面就是f的实现,以operator/为例
\ p4*$ -?<4Og[^ struct meta_divide
X eoJ$PfT {
9XX>A* template < typename T1, typename T2 >
K^zDNIQU static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
k6!4Zz_8 {
(DDyK[t+VX return t1 / t2;
*XbI#L%> }
w(j^ccPD } ;
ubYG 'xnnLCm. 这个工作可以让宏来做:
N
L'R\R HRB[GP+ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
fTqC:r|st template < typename T1, typename T2 > \
o%[U static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Z)pz, 以后可以直接用
2Vk\L~K DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
F2 ~%zNe 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
g%xGOA (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。。。)
)4R:)-"f k6"KB [BM*oEFPB* 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
\'Z<P,8~ )zq.4 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
[mUBHYD7OI class unary_op : public Rettype
y#v"GblM {
<YFY{VC( Left l;
]3B %8 public :
<?h%k"5 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
; |L<:x/ ~ttY(wCV template < typename T >
g>
S*< typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4f^C\i+q {
pI;NL
[ return FuncType::execute(l(t));
TeQNFo^_8 }
6Pn8f p'n4)I2# template < typename T1, typename T2 >
4v'A\~ZU typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^V3v{>D> {
ceT&Y{T return FuncType::execute(l(t1, t2));
K93p"nHN }
]"~51HQZ } ;
X"q!Y#) k~3.MU in-C/m# 同样还可以申明一个binary_op
Q;u SWt<{ U__(;
/1; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
nkDy!"K class binary_op : public Rettype
|3hY6aty {
=Z G:x<Hg Left l;
S/ [E8T" Right r;
*[+)7 public :
%Sk@GNI_ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
c+dg_*^ Bi3+)k>u7 template < typename T >
/`npQg- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"YU{Fkl#j {
|=a}iU8 return FuncType::execute(l(t), r(t));
&o3K%M;C? }
BxK^?b[E8 N#C1-*[C template < typename T1, typename T2 >
Q@@v1G\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_7T@5\b:; {
H ?M/mGP return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
o*g|m.SjL }
}!>=|1fY } ;
&PWB,BXv <plC_{Y:wu D]s]"QQ8 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
M$Zo.Bl$( 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
U`|0 jJ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
v%{.A) 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
%wptZ"2M 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
k0-G$|QgIp 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。。。
ra N)8w}- 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
q my%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)
1xE]6he4{T 下面是修改过的unary_op
Mg,:UC: +;}#B~: template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
L I >(RMv class unary_op
)~6zYJ2 {
k>jbcSY(z< Left l;
_ee
dBpV 7Q w|! public :
6x)$Dl
!R-z% unary_op( const Left & l) : l(l) {}
F}GPZ=T; YC_5YY(k template < typename T >
!QI\Fz? struct result_1
bI.t<; {
^D`v3d typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
W1B)]IHc } ;
9[c%J*r 6r:?;j~l template < typename T1, typename T2 >
vIl+#9L0 struct result_2
1?* {
0[?ny`Y typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
VQ5nq'{v } ;
*'Y@3vKE |t
iUej template < typename T1, typename T2 >
&N~ZI*^ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
UO*Ymj
1 {
jn >d*9u return OpClass::execute(lt(t1, t2));
^.k
|SK`U }
BBG3OAyg_ Io4(f template < typename T >
@yXfBML?] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ofYlR| {
p
Dx-2:} return OpClass::execute(lt(t));
ZQ^r`W9_+ }
C98]9 (/-hu[: } ;
3kcTE&1^ :c9U>1`g& !zj0/Q G\ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
:l7U>~ o 好啦,现在才真正完美了。
lv vs%@b> 现在在picker里面就可以这么添加了:
rqPFU6 7QKr_ template < typename Right >
/ N)W2 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
@' ;B_iQ {
b^D$jY return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
X|0R=n] }
b"!Q2S~ 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。
"YdEE\ 8:BIbmtt5 ?pgG,=? XNQAi (!GS ,QzL)W7 十. bind
7\*FEjRM] 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。
wC `+ 先来分析一下一段例子
/ kt2c[9 `(A5f71MfM PP:(EN1 int foo( int x, int y) { return x - y;}
pfu1O6R bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
(x^BKnZ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
>5s6u`\ 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。
OpM(j& 我们来写个简单的。
I;Vu W 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
,rJXy_ 对于函数对象类的版本:
!T](Udf =@k%&* Y? template < typename Func >
3^s/bm$g struct functor_trait
Bs?7:kN( {
1]orUF&_ typedef typename Func::result_type result_type;
N2.AKH } ;
:Mm3
gW) 对于无参数函数的版本:
zIP6\u
,g%&|FAP template < typename Ret >
\J+* struct functor_trait < Ret ( * )() >
8NaqZ+5x {
,`ZYvF^% typedef Ret result_type;
+)2s-A f- } ;
`tjH< 对于单参数函数的版本:
T\w?$ s []a[v%PkG template < typename Ret, typename V1 >
Ag F,aZU struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
JQ4{` =,b {
gTA%uRBa typedef Ret result_type;
3%.#}O,( } ;
1hcjSO 对于双参数函数的版本:
Or
!+._3i .U T@p template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
V& C/Z}\ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
u%~igt@x {
+cD!1IT: typedef Ret result_type;
6N)!aT9eo } ;
3O7!`Nm@ 等等。。。
$Of0n` e 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
NPFpq,P> vN3Zr34 template < typename Func >
BD`2l!d struct func_return
WVY\&|)$ {
S"Zp D.XX template < typename T >
]p_@@QTC struct result_1
5jUYN-$GO {
i1S>yV^l typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
+3KEzo1=) } ;
uYE`"/h,1e z{Mr$%'EY template < typename T1, typename T2 >
0ez(A struct result_2
B'^:'uG {
L#vI=GpL,r typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
&ZL3{M } ;
tK&'<tZh } ;
5uxBK"q /z BxJT0 rXA*NeA3v 最后一个单参数binder就很容易写出来了
u]vQ>Uu meOMq1 template < typename Func, typename aPicker >
k?2k'2dy class binder_1
!9xp cQ> {
0_CN/5F Func fn;
i\W/C aPicker pk;
` AY_2>7 public :
-eX5z C+|b1/N- template < typename T >
T0&f8 struct result_1
@xB*KyUW {
sJ]taY ou typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
It{ ;SKeo } ;
[,TkFbDq"J JwJ7=P=c template < typename T1, typename T2 >
}d<}FJ-, struct result_2
ve\X3"p# {
lkBdl#]9 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
V{<xff } ;
/% kY0 LY hUYd0qEbEt binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
H<^/Ati,| <n(*Xak{a template < typename T >
|Pg@M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?wO-cnl {
6 ~>FYX return fn(pk(t));
e^O(e }
kYLM&&h template < typename T1, typename T2 >
8>7&E- typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"_`F\DGAZu {
$^@ ) return fn(pk(t1, t2));
wQRZ"ri, }
L:9F:/G } ;
&LbJT$}V ?:w1je7 E8-P"`Qba 一目了然不是么?
K# Jk _"W 最后实现bind
F{UP;"8' J9=m]R8T 3;a<_cE*@ template < typename Func, typename aPicker >
}Q";aU0^ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
u;`U*@ {
/tUy3myJ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
hcyM6:} }
-=(!g&0 *k19LI.5 2个以上参数的bind可以同理实现。
hXA6D) 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。
]8T!qS(UJd DG?"5:Zd 十一. phoenix
Ps 8%J; Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
CP6LHkM9 Qci4J for_each(v.begin(), v.end(),
{uHU]6d3qy (
=KR
NvW do_
f aLtdQi [
b?Ki;[+O cout << _1 << " , "
Mb]rY>B4 ]
ahPoEh .while_( -- _1),
?.YOI.U^ cout << var( " \n " )
sq;s]@~ )
:hM/f );
G>q(iF' Ud!4"<C_ 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:
7[.6axL 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
SI=yI- operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
P><o,s"v 那么我们就照着这个思路来实现吧:
+-G<c6 | wR^ RM(1 -e8}Pm
" template < typename Cond, typename Actor >
Hbpqyl%O> class do_while
/"B?1?qc,= {
6qaulwV4t Cond cd;
0fYj4`4=n Actor act;
W>O~-2 public :
39=1f6I1 template < typename T >
:duo#w"K struct result_1
gmm|A9+tv {
>Bgw}PI typedef int result_type;
X@f "-\ } ;
$ mI0Bk \.3D~2cU do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
tQylT0'[+o ~I}&V T template < typename T >
$5*WLG&AK typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z"AQp _ {
rSJ9v: do
[B|MlrZ
{
M{*Lp6h act(t);
|gU(s }
p1|f<SF') while (cd(t));
o9H^?Rut return 0 ;
nG;8:f` }
xQ@^$_ } ;
|JVk&8
?8 _~T!9 1u6^z 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
_-#'j2 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。
ka3u&3" 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。
vo#UtN:q 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。
D`VM6/iQR 下面就是产生这个functor的类:
ph-ATJ" ^Y
iJV7 %b"\bHH template < typename Actor >
Mv6-|O class do_while_actor
dS<C@( {
$t6e2=7 Actor act;
19j+lCSvH public :
1+U do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
m`FNIY Zib)P & template < typename Cond >
/>9OR picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Ba/Yl } ;
u,w:SM@*( `4~H/'%QB n;:rf 7hGY 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
-
h9?1vc7 最后,是那个do_
wy}k1E'M %!PM&zV 9t#S= DP class do_while_invoker
2!$gyu6bpG {
yd?x=| public :
&w1P\4?G template < typename Actor >
mljh|[ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
4- [J@ {
I:d[Q
s return do_while_actor < Actor > (act);
:=[XW?L%x }
iX4Iu3 } do_;
z~>pVs |K|h+fgG6* 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
g'|MA~4yB 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
(bh95X 最后来说说怎么处理break和continue
pf_mf. 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.qNCJmB 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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