一. 什么是Lambda
mId{f 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
U
gB 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,
e_ 6
i896 f|VP_o< ,ASY
&J5)7 %!rsu-W:Y class filler
?=IbiT {
&TbnZnv public :
g{$&j*Q9 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
@F7QQs3 } ;
ecf7g)+C ;T52aX qrX6FI 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:
PfrW,R~r 9Zrn(D Mdwh-Cis/ sCb?TyN'n for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
&8&WY1cU k5xirB_ N&>D/Z;" 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
K0I-7/L "Ln\ZYB] q>omCk%h nMc-kyl{ 二. 战前分析
0\Oeo8<7)~ 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。
OC\C^Yh*U 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
{{DW P-v4 'ZDa *9nkF <bTa88,) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
+vbNZqwz /* --------------------------------------------- */
A`r&"i OKA vector < int *> vp( 10 );
x`eYC i transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
&FanD /* --------------------------------------------- */
.HtDcGp sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
/r?X33D! /* --------------------------------------------- */
etDB|(,z int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
oL6_Ya /* --------------------------------------------- */
?)PcYrV for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
yWK[@;S]% /* --------------------------------------------- */
"iydXV=Q for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
T@S+5( k<f*ns 0CN.gu '/p5tw8 看了之后,我们可以思考一些问题:
i gQyn|
1._1, _2是什么?
1IsR}uLh 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。
BW*zj=N% 2._1 = 1是在做什么?
eeX>SL5'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。
``\H'^{B 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。
L`p[Dq. N!va12 qj/P4 *6E 三. 动工
bIhL!Ty T. 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
d8K^`k+x 2-CK:)n/# w7W-=\Hvh nAYjSE template < typename T >
X3>(K1 class assignment
U9q*zP_jV {
@GV^B'}* T value;
Q7s1M&K public :
aqN.5'2\ assignment( const T & v) : value(v) {}
<*\J 6:^n template < typename T2 >
Ea
!j-Lb o T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
npF[J x[ } ;
B?4\IXek O//e0?]W Psv!`K 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
_Dv^~e1c 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
v7R&9kU{ ?b0\[ ;Cy@TzO/| wVVe L$28 class holder
L9.#/%I\ {
g,;MV7yE public :
Uwp
+w template < typename T >
eOb`uyi assignment < T > operator = ( const T & t) const
8+u8piG {
Dn[1BWM/7 return assignment < T > (t);
U!5@$Fu }
RD4)NN6y5} } ;
w9FI*30 UdGoPzN =~h54/#[I 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:
bm4W, "Wm~\)t( static holder _1;
H07j& Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
eZ!k'bS= =T-w.}27O for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
@2mP 而不用手动写一个函数对象。
5-OvPTY`M 1@WGbORc* <%z/6I
Af| -db+Y:xUZ 四. 问题分析
>=V+X"\Z 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。
q0~_D8e, 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。
B /W$RcV 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
P5>CSWy% 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
oo!g?X[[ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
@>Keu\) |$PLZ, 五. 问题1:一致性
Al|7Y/ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
,<1* 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
9zJ`;1 =lwS\mNs struct holder
L?0l1P {
+HX'A C //
guv@t&;t0 template < typename T >
^NDX4d; T & operator ()( const T & r) const
ju]]| {
`xUPML- return (T & )r;
MbfzGYA2~ }
Aq!['G } ;
mB{{o}'<u C t)MvZ 这样的话assignment也必须相应改动:
CWp1)%0= &r%*_pX template < typename Left, typename Right >
B5:g{,C class assignment
:,m)D775S {
|xVCl<{F% Left l;
s3{s.55{m Right r;
Yys~p2 public :
)\-";?sYky assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
/BM1AV{s6 template < typename T2 >
`fZD%o3l T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
6[.Mx}h6 } ;
aLi_Hrb9 /\rq$W_ 同时,holder的operator=也需要改动:
,:4DN&< 1>w^ q`P template < typename T >
|QLX.. assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
"<x~{BN? {
DYlvxF` return assignment < holder, T > ( * this , t);
5lnSa+_/f }
WuFwt\U {X<4wxeTo 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。
*W12Rb2 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
_I_?k+#WFe .vS6_ return l(rhs) = r;
b$O_L4CP 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
PgLS\_B 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
kQVDC,d -'[(Uzj template < typename Tp >
[Cj}nld class constant_t
*3O >J" {
_sR9 const Tp t;
6@q[tN7_^ public :
lhoq3A constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
l (,;wAH template < typename T >
x
XM!E
8 const Tp & operator ()( const T & r) const
u=;nU(]M ' {
ny(GTKoUz return t;
8A^jD(| }
Z.':&7Y } ;
{Mr~%y4 [OZ=iz. 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
C`n9/[,# 下面就可以修改holder的operator=了
s!ZW'`4!z q^1aPz template < typename T >
y[p$/$bgC5 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
K-
I\P6R` {
:X1cA3c! return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
J+b!6t}mZn }
6I>5~?# 8b:clvh 同时也要修改assignment的operator()
/^LH d"I28PIS" template < typename T2 >
pSQCT T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
vZE|Z[M+< 现在代码看起来就很一致了。
}B"|z'u
dGsS<@G 六. 问题2:链式操作
-
LiPHHX< 现在让我们来看看如何处理链式操作。
/&$"}Z6z 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。
=0h|yjnL/ 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。
HX3D*2v": 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。
U.RW4df%E 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
b+IOh| eb!s'@ template < typename T >
q*[!>\Z8 struct result_1
X_u@D;$ {
v`S2M typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
xN`r4 } ;
Dc.n-ipv$ d$fvg8^ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
3cOY0Z#T '7Mep
] template < typename T >
VyecTU"W struct ref
n .f4z< {
-,QKTxwo> typedef T & reference;
ofMu3$Q } ;
K`Bq(z?/ template < typename T >
s~=KhP~ struct ref < T &>
M*5,O {
nW|'l^& typedef T & reference;
sULIrYRA } ;
5LQk8NPh |XKOXa3. 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
U~uwm/h #K=b%;> template < typename T >
c ]>DI&$;J typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
3ty4D 2y {
u64@"P return l(t) = r(t);
;asm 0H( }
!1a}| !Zn 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
fyM3UA\U 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
2E^"r jLm U/ ?F:QD4 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
T/[f5?p _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
C,o: _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
]SFWt/< +5 调用divide的对象返回一个add对象。
t]s94 R q 最后的布局是:
Ri|k<io Add
,H>W:O / \
w{PUj Divide 5
/"=29sWB / \
1p8:.1)q _1 3
\B_i$<Sz 似乎一切都解决了?不。
oP/>ju 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。
WtIMvk 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。
Pp,Um( 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:
tcZa~3. C(G(^_6 template < typename Right >
jDR')ascn assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
2Kjrw; Right & rt) const
~i%-WX {
!X-9Ms}(d return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Us'Cs+5XcG }
wb
b*nL|P 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
4Rx~s7l 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。
6
jmrD 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。
$]C=qM28- 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。
G~"z_ ( 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。
t<Ot|Ex 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?
@Tm`d ?^ 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,??x0GDx, sm0fAL template < class Action >
"?35C
! class picker : public Action
P>(&glr| {
2HD:JdL public :
ioxbf6{ picker( const Action & act) : Action(act) {}
k0JW[04j // all the operator overloaded
Goxl3LS< } ;
Q^L)
Vp" &=X.*H% 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。
UbO4%YHt 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:
e?b)p5g $E\^v^LW template < typename Right >
h$>wv` picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
:|rPT)yT] {
qw<HY$3= return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
<YH=3[ }
)qv2)a!H d`mD!)j Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
\9`#]#1bx5 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
?^}_j
vT &n:{x}Uc template < typename T > struct picker_maker
Or8kp/d {
{WQq}-( typedef picker < constant_t < T > > result;
YHB9mZi } ;
l(!/Q|Q| template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
%Ds+GM- {
zU&L.+
typedef picker < T > result;
19W:-Om } ;
H; Ku
w :5b0np! 下面总的结构就有了:
GSi>l,y' functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
W3GNA""O picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
2: SO_O4C picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
O$D?A2eI 至此链式操作完美实现。
UG](go't Rko M~`CT ,6{iT,~@8 七. 问题3
D=+NxR[ 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。
e2cP
*J r@kP* template < typename T1, typename T2 >
x#*QfE/E(@ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x`%JI=q {
vUesV%9hq return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
h&;t.Gdf }
q%i-`S]}qL +?dl`!rE 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:
^5; `-Ky />44]A< template < typename T1, typename T2 >
(Un_!) struct result_2
-LW[7s$ {
]uQqn]+I! typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
2=iH$v } ;
])}]/Qw Wl-<HR!n 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
@~ETj26U' 这个差事就留给了holder自己。
Ul+Mo&y- Qk1xUE ~Z'w)!h template < int Order >
ye}p~& class holder;
jE\Sm2G9 template <>
EYX$pz(x; class holder < 1 >
ZJ*g))k7 {
_zWfI.o public :
VQ#3#Hj template < typename T >
m3<+yz$!r struct result_1
"Wo,'8{v {
cLVe T typedef T & result;
Av' GB } ;
^Yj xeNY template < typename T1, typename T2 >
JM- t<. struct result_2
sarq`%zrk {
^vilgg~ typedef T1 & result;
j _L@U2i } ;
XolZonJr template < typename T >
\p{5D`HY typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
svf|\p>]H {
qMt++*Ls return (T & )r;
L2Pujk }
/,=@8k!t? template < typename T1, typename T2 >
#n0Y6Pr typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
5NoI~X= {
,L bBpi=TJ return (T1 & )r1;
K"j_>63) }
} :=Tm]S } ;
^j#rZ;uc
\.YS%"Vz template <>
^V$Ajt class holder < 2 >
a<}#HfC;' {
h.O$]:N public :
Mi'8
~J template < typename T >
)XcOl7XLN struct result_1
AL#4_]m' {
[ i#zP typedef T & result;
b4^`DHRu6 } ;
w?kJ+lmOQy template < typename T1, typename T2 >
r'QnX;99T struct result_2
/|6;Z}2 {
U- )i+}Ng typedef T2 & result;
z~`b\A,$ } ;
Hx,0zS%> template < typename T >
2^i(gaXUQ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
.9Y)AtJTS {
AL>$HB$ return (T & )r;
3Zi@A4Wu }
|2{wG4 template < typename T1, typename T2 >
~ vqa7~}m typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
vWGwVH/K {
_h}kp\sps return (T2 & )r2;
M Y|w }
tHzZ@72B7 } ;
pb~pN ai0XL}!+ V+O"j^Z_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> >。
D_vbSF) 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
LD!Q8" 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
l\C.",CEcc Yk=PS[f return l(i, j) = r(i, j);
iX)%Q 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
720D V+o KZ/=IP= return ( int & )i;
=ZqT3_ return ( int & )j;
6i}iAP|0 最后执行i = j;
x&0vKo; 可见,参数被正确的选择了。
I'LnI* z*-2.}&U< irfp!(r BqT y~{)+ wp&=$Aa)' 八. 中期总结
|j7,Mu+ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
t2)rUWg 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
"men 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
:5{wf Am 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
>6?__v]9G s=;uc]9g `G}TG( ?U2< ,LnII z*!%g[3I 九. 简化
6}!#;@D~ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
h%uZYsK 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
WHj'dodS 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
p"KFJ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
H["`Mn7j2 +-*/&|^等
&__es{;P 2. 返回引用。
s*-n^o- =,各种复合赋值等
o%IA}e7PAa 3. 返回固定类型。
6;ixa
hZV 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
~
Q. 7VDz 4. 原样返回。
9[.8cg* operator,
AT2n VakL 5. 返回解引用的类型。
3`t%g[D1 operator*(单目)
Gz,i~XX 6. 返回地址。
X\bOz[\ operator&(单目)
,g2ij 7. 下表访问返回类型。
)-a'{W/t operator[]
"eB$k40- 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
t.xxSU5~% operator<<和operator>>
h4T5+~rw B><d9d 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。
;V *l.gr'2 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
NQJq6S4@ ahJ`$U4n template < typename Left >
&L'Dqew,* struct value_return
/`wvxKX {
Cv6'`",Yzm template < typename T >
l`#4KCL( struct result_1
]:XoRyIZ1[ {
*Q?tl\E typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
au:
fw } ;
X= 5xh *U&0<{|T template < typename T1, typename T2 >
-p]1=@A<} struct result_2
dfKF%27 {
gOSJM1Mr3 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Enum/O5 } ;
2bw_IT } ;
TaKLzd2 +ElfZ4 (^TF%(H 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
:XZU&Sr" ,(qRc(Ho 下面我们来剥离functor中的operator()
MQ5R O;RY 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Ve}(s?hU5 dCi?SIN return l(t) op r(t)
q&s3wDl/ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
I,>-t GK return op l(t)
8xMEe:}V return op l(t1, t2)
EofymAi% return l(t) op
ORe(]I`Z return l(t1, t2) op
Ugu[|, return l(t)[r(t)]
EMwS1~3dD return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
$WyD^|~SF iU$] {c2;A 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:
LClNxm2X 单目: return f(l(t), r(t));
4>F'oqFF return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
0^I|ut4 双目: return f(l(t));
?pr9f5 return f(l(t1, t2));
Uzz'.K(Mv| 下面就是f的实现,以operator/为例
0b+Wc43}K @L<*9sLWh struct meta_divide
"-e
\p lKj {
mHV%I@`Y6 template < typename T1, typename T2 >
MLw7}[ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
8ja$g, {
X 0WJBEE return t1 / t2;
^o^H3m }
6G1@smP } ;
qkt0**\ cii_U=
这个工作可以让宏来做:
&+Z,hs9% R)_%i<nq\ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
LPZF)@|` template < typename T1, typename T2 > \
\Jx04[= static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
+o\:d1y 以后可以直接用
CJ1 7n DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
5b*M*e&=C 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
15%w 8u (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。。。)
mw_~*Nc'9 YLqGRE`W vI:;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
w`4=_J=GO ?oVx2LdD| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
xQ}pu2@d class unary_op : public Rettype
$;1#To {
;nep5!s;< Left l;
.u*0[N public :
j/R[<47 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
=d".|k ;XF:\<+ template < typename T >
5Sm}nH typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
PH1p2Je {
n"c)m%yZ return FuncType::execute(l(t));
4]yOF_8h }
`P@T$bC @Ws*Q TlV template < typename T1, typename T2 >
k3u"A_"c typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
SG6kud\b {
s%qF/70' return FuncType::execute(l(t1, t2));
C>-aIz!y }
Cbg!:Cws } ;
k_sg
?(-!o k[bD\' 0rOfrTNOz% 同样还可以申明一个binary_op
/RNIIY~w 5>CEl2mSl template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
4A8;tU$& class binary_op : public Rettype
% 5m/ {
\SN&G`o< Left l;
=:&ly'QB& Right r;
!j:9`XD| public :
$CY~5A `l9 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
9f2UgNqe9 nH`Q#ZFz]? template < typename T >
F<L
EQ7T
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/.3}aj;6 {
ur3(HL return FuncType::execute(l(t), r(t));
Hw7;;HK
7 }
'JCZ]pZ gG]Eeu+z
template < typename T1, typename T2 >
8 7BHq) typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
T+*%?2>q" {
3
^>l\, return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
{ &"CH]r }
U>cV| } ;
.ni_p 6! 2>cGH7EBD -n=^U 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
SSPHhAeH8 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
}])oM|fgO DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
F ~^Jmp7Y 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。
:<hXH^n 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
PK{acen 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。。。
QWD'!)Zb 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
_J Hd9)[ 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)
6G
#}Q/ 下面是修改过的unary_op
LS7, a| v*r7Zz6l template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
x c/}#>ED class unary_op
$})g?Q {
#:[t^} Left l;
fQi4\m [P&7i57 public :
ZZHDp&lh} #~7ip\Uf[ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
cki81bOT i+p^ ^t\ template < typename T >
5Ow[~p"l< struct result_1
<,[cQ I/ {
K
P Oa|$ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
E^vJ@O } ;
n/Sw P ,q}MLTSi template < typename T1, typename T2 >
swM*k;$q{ struct result_2
N+Y]st+ {
QR%mj*@Wle typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
<eQj`HL } ;
GT0Of~?f XZ^^%*ew template < typename T1, typename T2 >
/H8g( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t
m7^yn: {
555XCWyrC return OpClass::execute(lt(t1, t2));
wE? 'Cl }
WU71/PYm` E`?3PA8 template < typename T >
/ro=?QYb typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Cj{1H([- {
n[G &ksQI return OpClass::execute(lt(t));
0:9.;x9_ }
I@yCTluV$ xx#zN0I>-y } ;
_*1`@ VXR>]HUF j2QmxTa! 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
YVHm{A1b0 好啦,现在才真正完美了。
b[o"7^H 现在在picker里面就可以这么添加了:
zi]\<?\X %M7` Hwu template < typename Right >
7?GIS ' picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
dep=& {
-o$QS, return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
g^}8:,F_ }
ki?S~'a 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
e\!0<d g*03{l#P ykV
5 {^\+iK4bS }bdmomV 十. bind
CG Y]r.O* 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
`w.n]TR 先来分析一下一段例子
JM x>][xD amOnqH-( E4|jOz^j4\ int foo( int x, int y) { return x - y;}
95A1:A^t bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
<<+\X:, bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
GO`Ru 8 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
lku[dQdk 我们来写个简单的。
C8Qa$._ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
/aZ+T5O 对于函数对象类的版本:
WvBc#s- p i
%<Sy template < typename Func >
A OISs4 struct functor_trait
JBE!j-F {
IsZHelg typedef typename Func::result_type result_type;
Xejo_SV&? } ;
nbm&wa[ 对于无参数函数的版本:
lQ" p ! *K|W
/'_& template < typename Ret >
K{|p~B struct functor_trait < Ret ( * )() >
Y9uC&/_C {
e1%/26\ typedef Ret result_type;
YG3J$_?y0 } ;
8$6Y{$&C 对于单参数函数的版本:
0ZZZoPo 9
Vkb>yFX' template < typename Ret, typename V1 >
fVF2-Rh= struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
[@J/eWB {
QZ6D7tUc8 typedef Ret result_type;
l_o@miG/ } ;
_F>CBG 对于双参数函数的版本:
oW ::hB cAY: AtD template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
iII=;:p struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
&;^YBW :I {
uJzG|$; typedef Ret result_type;
;j[>9g } ;
OGK}EI 等等。。。
~Sj9GxTe 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
i,>khc O(fM?4w template < typename Func >
R3x3]]D struct func_return
/]K^
rw[ {
tSr8 zAV template < typename T >
&]`(v}`] struct result_1
+R3k-' > {
OLyf8&AU@ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
}Yb[ } ;
B<5R A)bWcB}U template < typename T1, typename T2 >
_zY#U9 struct result_2
cG[l!Z {
idLWe9gC typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
z* ^_)Z } ;
_Gn2o2T } ;
7''??X ((H^2KJn |XQIfW]A 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Q_"]+i]s@ xN5) template < typename Func, typename aPicker >
\H1(PA class binder_1
smlpD3?va {
8<X#f
! Func fn;
'~5LY!H(pT aPicker pk;
vx>b^tJKC public :
94h]~GqNi ;D3C>7y template < typename T >
}tRm] w struct result_1
Oxm>c[R {
9]k @Q_ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
6.sx?Y YM } ;
/a{la8Ni <CS(c|7 template < typename T1, typename T2 >
<^VJy5> struct result_2
IdzxS {
F^WP <0C typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
NSxoF3 } ;
yMG1XEhuG :0Bq^G"ge binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
caIL&G, Lf16j*}-Q template < typename T >
CuFSeRe typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Lb!Fcf|h {
|t^E~HLm, return fn(pk(t));
>=qf/K+# }
*QpMF/<? template < typename T1, typename T2 >
0]'7_vDs| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
),0g~'I~D
{
bfFeBBi return fn(pk(t1, t2));
? E1<!~ }
v|gw9 } ;
34`'M+3 lG9bLiFY !<j'Ea 一目了然不是么?
^UciW 最后实现bind
!02`t4Zc- n&L+wqJ 69PE9zz template < typename Func, typename aPicker >
Z~AO0zUKY picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
\RNNg {
Q!o'}nA return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
u7Y
WnD }
Us)Z^s aAZZ8V 2个以上参数的bind可以同理实现。
@fHi\W2JG 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。
y0{u<"t%w RU'=ERYC 十一. phoenix
*U^6u/iH Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
{'NZ. (iBNZ7sJ for_each(v.begin(), v.end(),
z#zI1Am(O (
i/65v do_
_ q(ko/T [
c-x,fS"&W cout << _1 << " , "
!Xh=k36 ]
+dWDxguE{w .while_( -- _1),
&VhroHO cout << var( " \n " )
k|v3.< - )
Hu^1[# );
O)C\vF# g9m-TkNk 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:
I.WvLLK2 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
Um} operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
H_B4 那么我们就照着这个思路来实现吧:
^Xuvy{TkPH m- %E-nr 6}Vf\j~ template < typename Cond, typename Actor >
wc0jhHZO
? class do_while
b1?#81 {
Kh"?%ZIa Cond cd;
tf=6\p Actor act;
QsGiclU public :
iMt:9|yF}8 template < typename T >
_ ?TN; struct result_1
a[v0%W ]u {
wJg1Y0nh typedef int result_type;
~{*7"o/ } ;
~Xw"}S5 ZufR{^W do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
7@#>bE6 MV!{j;g1< template < typename T >
Q;MT"=RW typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7wWFr {
=AsEZ)" _ do
osciZ'~ {
TSA,WP\ act(t);
:f Kl]XO }
,c$,!.r while (cd(t));
Q.bXM?V) return 0 ;
H12Fw'2 }
m9)p-1y@5 } ;
ZjT,pOSyb #w;v0&p vrl;"Fm+ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
-_ I_W& 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。
Pnw]Tm}g 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。
"-y-iJ 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。
K7$x<5 +) 下面就是产生这个functor的类:
m 2-Sx jnd[6v=C7- &vHoRY template < typename Actor >
`id9j class do_while_actor
b>_o xK {
}p=Jm)y Actor act;
WJ)z6m] public :
[vge56h do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
|\w=u6jX h"lX4 template < typename Cond >
;sfb 4x4 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
>d~WH@o`G } ;
]&?Y~"{cD 6\L0mcXR!
P
D4Tz!F 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
{-ZFp 最后,是那个do_
WegtyO "b?v?V0%C c/Qt Ot class do_while_invoker
b`L%t:u{d {
`(T,+T4C5k public :
^L0d/,ik template < typename Actor >
o5xAav"+> do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
)64@2~4y {
wNq;;AJ$ return do_while_actor < Actor > (act);
]FD'5p{ }
1D16 } do_;
Ny_lrfh) [ Xm+8 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
O#&c6MDB: 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
@vpf[j 最后来说说怎么处理break和continue
5pU2|Bk / 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。
rI^zB mrr 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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