一. 什么是Lambda
Mnz!nWhk 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
g q}I[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,
1xbK'i:-S e][B7wZ 5Pd"h S 7hi"6, class filler
>2Jdq {
,WG<hgg-U) public :
fuA&7gNC void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
&3$z4df
} ;
m^#rB`0;L nIoPC[%_
`8I&7c 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:
L
W;heO" %^8^yZz /-qxS <?o jWY$5Vq<H for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
CXO2N1~(J ?@6/E<-Z$
Vg>( Y, 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
gF0q@M y~ ]\xy\\b/` ]_8qn'7 <]T` 3W9 二. 战前分析
qKE:3g35 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。
IR- dU<<9O 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
]ZoD'-, rS?pWTg"8 zt<WXw( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Cxcr/9 /* --------------------------------------------- */
r} P<iX vector < int *> vp( 10 );
+]|Z%;im transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
9&2Vm;F_ /* --------------------------------------------- */
!Mu|mz= sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
v9D22,K- /* --------------------------------------------- */
x&`~R>5/ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Da v PYg /* --------------------------------------------- */
oh
KCdT~ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
q-rB2 /* --------------------------------------------- */
,i0b)=!o for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
\oEo~ \/SQ,*O }?@rO`:EF+ LS5vW|]w 看了之后,我们可以思考一些问题:
:mS# h@l 1._1, _2是什么?
2<][%> ' 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。
(s1k$@d 2._1 = 1是在做什么?
|8.(XsN 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
X5]TY] Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
+4,2<\fX Kv rX{F= 3VUWX5K? 三. 动工
+R\vgE68 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
c(/VYMJZ& I0'[!kBF| g
>'p>}t rx5B=M template < typename T >
1O!/g class assignment
gxT4PQDy {
{w8 NN-n T value;
%&Fk4Z}M public :
+*n-<x5" assignment( const T & v) : value(v) {}
xESjM1A) template < typename T2 >
8:o<ry T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
,j?.4{rHJ } ;
k` {@pt. tdEnk.O 4:sjH.u< 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
sjM;s{gy 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
r,]#b[:.s| yg2uC(2 t'~/$=9}
.,i(2^ class holder
2qHf' {
rFZrYm public :
`$YP<CJeq template < typename T >
z*a8sr assignment < T > operator = ( const T & t) const
ph}j[Co {
g'l?~s`SB return assignment < T > (t);
)%X;^(zKM }
j6,ZEm } ;
8*c3| e* ZO7&vF} 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:
ur\qOX|{ ycJg%]F*5 static holder _1;
$LHa?3 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
{&[9iIf 8*SP~q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
jhGlG-^ 而不用手动写一个函数对象。
jDRe)bo4 s 1ge0~p3 #Ch;0UvFF 3:5DL!Sm8J 四. 问题分析
|3{&@7 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
npDIX 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
@-)tM.8~ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
#RMI&[M 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
=l9T7az 下面我们可以对这几个问题进行分析。
>m'x8xB= vZ#!uU^a: 五. 问题1:一致性
C*X
G_b ] 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
u=&Bmn_ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
W0zbxJKjd [,~TaP}m struct holder
-/D|]qqHm {
e.o;eD}" //
o+?rI
p template < typename T >
[Qdq}FYr T & operator ()( const T & r) const
3I|3wQ ( {
q+a.G2S return (T & )r;
=6=_/q2 }
;50_0Mv;(: } ;
)2Hff. '(#g1H3 这样的话assignment也必须相应改动:
aj~bt-cE eV6o3u:9 template < typename Left, typename Right >
}E}8_8T6 class assignment
&*&?0ov^" {
"Jy~PcJZ1 Left l;
n(lk
dw Right r;
O}#yijU3e public :
oh#>
5cA8 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
eX2<}'W< template < typename T2 >
Ra3ukYG[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
[rreFSy#@ } ;
np WEop> o0pT6N) 同时,holder的operator=也需要改动:
5M23/=
N g6sjc,` template < typename T >
PK&2h,Cu+ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
)~rB}>^Z {
uu%?K@Qq return assignment < holder, T > ( * this , t);
#^&jW }
W3Ulewa (\dK4JJ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
yu
,h\ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
P` '$ YCw('i(| return l(rhs) = r;
l[/q%Ca'> 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。
rwpgBl 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
m&R"2t_Z ^GYq#q9Q template < typename Tp >
4?/7
bc class constant_t
nDlO5 pe"d {
IbWPlbH const Tp t;
L"rcv:QWZa public :
g-yi xU constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
~4)Y#IxL template < typename T >
X^< >6|) const Tp & operator ()( const T & r) const
16@);Ot {
-{9Gagy2& return t;
9DEh*%q }
+=8X8<Pu } ;
ggou*;' Zj-BuE&@f 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
&.*uc|{ 下面就可以修改holder的operator=了
daOS8_py C>*n9l[M~ template < typename T >
98*x 'Wp assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
%{STz {
]@SU4 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
eO{@@?/y }
D&*LBQ/K kb|eQtH 同时也要修改assignment的operator()
v3JPE])/ [F|+(} template < typename T2 >
vS M_]fn T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
bV3lE6z 现在代码看起来就很一致了。
):bu;3E |5xz l 六. 问题2:链式操作
=w<VT% 现在让我们来看看如何处理链式操作。
y3yvZD 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。
jX|=n.#q 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。
\>)f5 gV@ 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。
-3mgza 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
^'B-sz{{ vF>gU_gz. template < typename T >
U1Yo7nVf struct result_1
#'>?:k {
.v,bXU$@YG typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
JIUtj7HQ } ;
m4gU*? {Bvm'lq` 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
!"! ii$@ nC~fvyd<P template < typename T >
8^w/HCC8O struct ref
ozxYH], {
9bEM#Hj typedef T & reference;
E&%jeR } ;
;i9>}]6 template < typename T >
0 [i+ struct ref < T &>
=hcPTU-QU {
1D$::{h typedef T & reference;
Z}[xQ5 } ;
aRKv+{K d~<QAh#rG 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
bm}+}CJ@#0 5w-JPjH template < typename T >
?f@ 9n ph typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
dwp:iM {
ycjJbL(. return l(t) = r(t);
=xBT>h; }
j m>U6 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。
ja75c~RUw 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
{{E jMBg{ }Z-I2
=] 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
o
PaZ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
\[T{M!s _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
fN0bIE
Y +5 调用divide的对象返回一个add对象。
+\U]p_Fo3 最后的布局是:
O!];_q/ Add
,F}r@ / \
&Y=.D:z< Divide 5
c
`ud;lI / \
A|C_np^z2 _1 3
fM{1Os 似乎一切都解决了?不。
o4'Wr 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。
C.HYS S 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。
{~nvs4X 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:
8{@`kyy| (0g7-Ci template < typename Right >
&<=e_0zT assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
gr\@sx?b Right & rt) const
L1F###c {
NGj"ByVjx return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
3]_qj*V }
Q!x`M4 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
;24'f-Eri 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。
qM*S*,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。
TC@bL<1 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。
@9<S* 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。
0`Gai2\1@ 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?
C{)HlOW 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:
NGSS: !Z-9tYO template < class Action >
3/l\ <{ class picker : public Action
4$F:NW,v:) {
Lxz public :
K{N%kk%F picker( const Action & act) : Action(act) {}
[NZ-WU&&LP // all the operator overloaded
g#Mv&tU } ;
%GS\1 Q% +Tp%5+E 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。
k}-]W@UCa? 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:
i[8NO$tN1) $kIo4$.Y$ template < typename Right >
IyT?-R picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
363cuRP {
s1Okoxh/!V return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
/_HwifRQ }
QS5H>5M) 1GUqT 9) Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
s{cKBau 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;F2z;# 2mSD"[% template < typename T > struct picker_maker
Kc-Y {
@7 )Z typedef picker < constant_t < T > > result;
VOg/VGJ } ;
R|$[U template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
hc6.#~i {
\U Ax(; typedef picker < T > result;
Y=3X9%v9g } ;
ckAsGF_B~! X:R%1+&* 下面总的结构就有了:
m:b^,2"g 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。
T^N L:78 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。
D7M0NEY picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
6EZ1YG} 至此链式操作完美实现。
L)1C'8). r7RU"H:j8 Z6NJ)XQy6F 七. 问题3
K q/~T7Ru 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。
aN:HG)$@ {zY`h6d template < typename T1, typename T2 >
K/Sq2: ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Lr wINVa {
32s5-.{c/f return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
y{YXf!AS }
;x,+*% )-)ss"\+Ju 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:
?_8%h`z fVG$8tB template < typename T1, typename T2 >
-g9^0V`G struct result_2
)\D2\1e(c {
W^003*m~~K typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
T=^jCH & } ;
n}=rj7 tF<^9stM 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?
hx*HY%\P 这个差事就留给了holder自己。
>'eB2 t3pZjdLJd B%TXw#| template < int Order >
]bs+: class holder;
V+peO template <>
p(~Y"
H class holder < 1 >
W]Y@WKeT {
GSC{F#:z public :
Tt{U"EFO template < typename T >
A*rZQh
b[ struct result_1
A<mj8qz {
f3/SO+Me} typedef T & result;
YR?3 61FK } ;
;I[ht template < typename T1, typename T2 >
Y||yzJdC struct result_2
8mk}nex {
a3Z:C!|O' typedef T1 & result;
y>>vGU; } ;
c!tvG*{ template < typename T >
di"C]" ; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
5ze`IY {
K5 5} Wi return (T & )r;
C(EYM$ }
}A^1q5 template < typename T1, typename T2 >
+fC#2%VnU typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
)?F$-~7 {
6e-#XCR{ return (T1 & )r1;
$dlnmNP+ }
f0/jwfL } ;
?H y%ULk B jH ~Ml2 template <>
_Wm(/ +G_| class holder < 2 >
I~d#p ]> {
u(8 _[/_B public :
S9$o template < typename T >
[B}1z struct result_1
c_@XQ&DC` {
=$^Wkau typedef T & result;
_L?v6MTj } ;
@*CAn(@#N template < typename T1, typename T2 >
*eHA:
A_I struct result_2
8FxcI!A@ {
6.7`0v?,n typedef T2 & result;
H;b8I } ;
J!=](s5| template < typename T >
q,<n,0)K typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
\?bwm&6+r {
WpXODkQL return (T & )r;
Py|H?
, 6= }
+CsI,Uf4* template < typename T1, typename T2 >
Rf)'HT typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
.'l.7t {
:*mA,2s return (T2 & )r2;
Aivu %}_| }
RnMB Gxa } ;
"WF(
6z# j~+[uzW98 6'RZ 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> >。
o>xxmyW| 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
|HaU3E*R 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
F3kC"H (Wm/$P; return l(i, j) = r(i, j);
D< nlb- 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
"\VW.S MILIu;[{#r return ( int & )i;
w o-O_uZB return ( int & )j;
`U{o: 最后执行i = j;
:N^@a- 可见,参数被正确的选择了。
Jo6~r- Ft3N#!ubl ^/`#9]<% uvu**s qT4I Y$h 八. 中期总结
uznoyj6g 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:
^>,<*p 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
lH#@^i|G 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Z]mM 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
u~/M
K^!e-Xi6 p?dGZ2` [I )'BJ4[aq\ WmT}t 7h9 fQ&y 九. 简化
d8Q_6(Ar| 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。
Bq$e|t)' 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
cCo07R 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:
,cGwtt( 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
BiHiVhD_ +-*/&|^等
,z?<7F1q= 2. 返回引用。
;kyL>mV{ =,各种复合赋值等
XEf&Yd 3. 返回固定类型。
88 tFB 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
'k-u9 4. 原样返回。
.LXh]I* operator,
b'Fx), 5. 返回解引用的类型。
Q|j@#@O 1 operator*(单目)
,?0-=o 6. 返回地址。
&xGfkCP.] operator&(单目)
RE`J"& 7. 下表访问返回类型。
D,}'E0 operator[]
M`9orq< 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
}#\;np operator<<和operator>>
PBxK>a VgFF+Eg 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。
h}anTFKP 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
_V_8p)% [6,]9|~ template < typename Left >
5 `{|[J_[ struct value_return
7"a`-]Ap {
a`EGx{q( template < typename T >
c-s`>m struct result_1
ADLa.{ {
c:?#zX typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
bMqu5G_q } ;
s3MMICRT. h9Tf@]W
template < typename T1, typename T2 >
(PsSE:r}+ struct result_2
=BqaGXr {
L#7)X5a__ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
!
kOl$!X4 } ;
dPH!
V6r } ;
Uf7F8JZmM +2;#9aa
I h0QYoDvbC 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
68'-1} )F%wwc^r 下面我们来剥离functor中的operator()
4P O%qO 首先operator里面的代码全是下面的形式:
/+<%,c$n \4\\575zp' return l(t) op r(t)
6PzN>+t^y return l(t1, t2) op r(t1, t2)
T}w*K[z
$ return op l(t)
0XQ".:+h return op l(t1, t2)
r3c\;Ra7 return l(t) op
(:fE _H2z return l(t1, t2) op
-_{C+Y_ return l(t)[r(t)]
|z(Ws return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
~x0-iBF 5|6z1{g8 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:
#5ohmp,u 单目: return f(l(t), r(t));
]df9'\ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
9aF.. 双目: return f(l(t));
,rH)}C<Q+ return f(l(t1, t2));
+/@ZnE9s 下面就是f的实现,以operator/为例
uwH)/BW)[ K)h"G#NZM struct meta_divide
o%4&1^ Vg {
_Y
><ih template < typename T1, typename T2 >
<PfPh~ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
d5sGkR`( {
ziLr }/tg return t1 / t2;
Y&05
*b" }
$@u^Jt, ? } ;
-;@5Ua1uf {M)3GsP? 这个工作可以让宏来做:
^+-L;XkeY _~wV{ yp #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
AG$-U2ap template < typename T1, typename T2 > \
?) ,xZ1" static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
!7ZfT?& 以后可以直接用
3f:1D=f DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Gh gvRR$ 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
}lNufu (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。。。)
8Snq75Q< 9$P l'>5 !aW*dD61 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
>Rki[SNb-b S"KTL *9D template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'#4mDz~ class unary_op : public Rettype
#nc@!+ {
#H|j-RM2 Left l;
Y%CL@G60 public :
M;p q2$ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
!(ux.T0 l6`d48U template < typename T >
y9G 57D typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S)'q:`tZo {
dnX`F5zd return FuncType::execute(l(t));
qs
c-e,rl }
Pu%>j'A 8v)~J}[ Bz template < typename T1, typename T2 >
[^(R1K typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p\]LEP\z, {
%\{?(baOA return FuncType::execute(l(t1, t2));
C(t6;&H }
h-_0 A] } ;
602eLV) <R~~yW:H eVCkPv* 同样还可以申明一个binary_op
3R=3\; ^0ZKHR(}e template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
xwH|ryfs,Z class binary_op : public Rettype
Wse*gO {
,~N+?k_ Left l;
%*Z2Gef?H Right r;
]g-qWSKU public :
w7t"&=pF7 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
?9r,Y;,H R:IS4AaS template < typename T >
L%s4snE typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
hA,rSq {
q=0{E0@9({ return FuncType::execute(l(t), r(t));
sO4}kxZ }
9uq+Ve> }Mb'tGW template < typename T1, typename T2 >
ZhbY,wJ, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x{`<);CQ {
hzPB~obC return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
H'h4@S }
/qhm9~4e3 } ;
hPXVPLm7I l6DIsR 'ZZWH 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
??%T 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
sv{0XVn+^ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
ZLio8 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。
d>"$^${ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
f({-j%m 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。。。
8.%a"sxr 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
\,bFm,kC? 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)
(zYSSf!I 下面是修改过的unary_op
v^18o$=K", eGypXf% template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
.'2gJ"?, class unary_op
y:[VRLo {
rNzhP*Fw Left l;
/
-qt} BM$tywC public :
wZ3vF)2s 0)Xue9AS unary_op( const Left & l) : l(l) {}
19-yM`O A&lgiR*ObT template < typename T >
[[r3fEr$!p struct result_1
tG^ ?fc {
=|V]8 tN typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
q>.t~ } ;
"O1*uwm *Qwhi&k template < typename T1, typename T2 >
@?cXa: tX struct result_2
GxBPEIim {
s1vYZ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
: )"jh` } ;
i~s9Ot |e;z"-3 template < typename T1, typename T2 >
=qR7-Q8B typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ABe^]HlH {
SU}oKii
/ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
GKx,6E#JM }
3k[<4- (Rg!km%2T template < typename T >
d8
Nh0! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+-YuBVHL {
hsVJ&-# return OpClass::execute(lt(t));
)7%]<2V% }
G@<lwnvD*J iK:qPrk- } ;
QRh4f\fY yr
9)ga% u.4vp]eU 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
ne24QZ~} 好啦,现在才真正完美了。
7{6. 现在在picker里面就可以这么添加了:
'xXqEwi4 [W;dguh template < typename Right >
oUKbzr/C picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
4N=Ie}_` {
l3#dfW{ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
p6l@O3 }
Rpd/9x.)& 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
'\E{qlI =RE_Urt: `ur9KP4Dq _@;3$eB MkGq%AE`Y 十. bind
^Ro
du 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。
N\e@$1 先来分析一下一段例子
3[i!2iL. G$`4.,g q]%bd[zkz int foo( int x, int y) { return x - y;}
8+cpNX bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
"LIii1]k bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
$D\l%y/C 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
zjh9ZLu[ 我们来写个简单的。
W3/Stt$D 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
U7%pOpO! 对于函数对象类的版本:
GJ_)Cl+5E n:."ZBtY* template < typename Func >
v]SE?xF{U struct functor_trait
;fME4Sp {
g E+OQWu typedef typename Func::result_type result_type;
Cj9O[ } ;
v/+}FS= 对于无参数函数的版本:
&b")`p&K zd4y5/aoS template < typename Ret >
q/-j`'A_pb struct functor_trait < Ret ( * )() >
&u\z
T
P {
,(W98}nB typedef Ret result_type;
sq|@9GS0T } ;
.eXA.9|jm 对于单参数函数的版本:
CWsv#XOg] XJ/kB8 template < typename Ret, typename V1 >
=/!S struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
vK7,O%!S {
xKzFrP;/{ typedef Ret result_type;
w}q@VVB% } ;
!Jnw_) 对于双参数函数的版本:
ZDJWd=E E!l1a5qB template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
24/~gft struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
"UnSZ[;t {
Y8{1?LO typedef Ret result_type;
H[k3)r2 } ;
<7]
Y\{+ 等等。。。
LK/V]YG 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
N;pr: lfeWtzOf template < typename Func >
rh&Eu qE% struct func_return
&U)s%D8e;d {
BQ0PV template < typename T >
,O{ 5
struct result_1
dk`!UtNNRa {
tg3JU\ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
^uElQI } ;
[IA==B7 o xu9v/ template < typename T1, typename T2 >
B4&pBiG&f6 struct result_2
''Ec-b6Q- {
5mVu]T` typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
&7u
Ra1/R } ;
ua-|4@YO } ;
Ayt!a+J bY$!"b~ U2nRgd 最后一个单参数binder就很容易写出来了
tSa%ZkS e-=PT1T` template < typename Func, typename aPicker >
m48Y1'4 class binder_1
<yO9j {
]3jH^7[? Func fn;
F|{?GV%hF aPicker pk;
gdNp2b public :
Gn4b\y%% Dy@NgHe template < typename T >
l #z`4< struct result_1
^:ngHue8~ {
o}Np}PE6 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Lb 4!N`l } ;
4\es@2 q vUeel% template < typename T1, typename T2 >
tTp`e0L*m struct result_2
{_}"USS {
C YKGf1;If typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Y2&6xTh } ;
x:lf=DlA ~J:lCu binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
f L?~1i = H9!*DA<W template < typename T >
sH: &OaA typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
imQNfNm {
"ZW*O{ return fn(pk(t));
[~S0b }
Ooy96M~_G template < typename T1, typename T2 >
J<@]7)|U typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'8
#*U {
vdzC2T return fn(pk(t1, t2));
5L#M7E }
<qx-%6 } ;
')RK(I ^KR(p!% !iqz 4E 一目了然不是么?
t$iU|^'uV 最后实现bind
Fj4:_(%nG ;\.&FMi Wfy+7$14M template < typename Func, typename aPicker >
v*v&f!Ym&s picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
sOmYQ{R {
6fyW6xv[, return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
R8*4E0\br }
DLZ63' e(A&VIp 2个以上参数的bind可以同理实现。
zv@o-R$l 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。
+P.Ir r; !us~ 十一. phoenix
"&F/'';0}E Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
i .&16AY ly+7klQ;. for_each(v.begin(), v.end(),
JJXf%o0yq (
F$C:4c do_
ppA8c6 [
nr;/:[F cout << _1 << " , "
eO#)QoHj^ ]
[$X(i|6 .while_( -- _1),
u"ow?[E cout << var( " \n " )
X3vrD{uNU )
d[de5Xra );
je\UfEo% (ol 3vt 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:
=6:Iv"< 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
"`zw( operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
j!pxG5% 那么我们就照着这个思路来实现吧:
$2 0*&4y^ Emo]I[<&q anYZ"GR+ template < typename Cond, typename Actor >
?##GY;# class do_while
k9
E?5 {
ruVm8BO Cond cd;
.H"gH-I Actor act;
'|.u*M,b public :
xi0&"?7la template < typename T >
z`CIgSR struct result_1
GS@ wG {
pQD8#y)` C typedef int result_type;
;x"B ):?\ } ;
1Low[i )`a R?_ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Bvwk6NBN h2y@xnn template < typename T >
5k @k typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F7df {
nr }H;wB do
IiL?@pIq {
;lldxS act(t);
X$<?:f-
}
5UqCRz<,R while (cd(t));
aj:+"X-; return 0 ;
~ lS3+H }
M II]sF } ;
&fWZ%C7|jC _IGQ<U <z rB\UNXy 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
f|EWu 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。
-95`.o 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。
mGX;JOjZ 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。
Ty5\zxC| 下面就是产生这个functor的类:
yl*S|= 8;k K>-m8.~\E zR:S.e< template < typename Actor >
3j2}n
o8O class do_while_actor
N4r`czoj {
}x+{=%~N Actor act;
HV>W f"1 public :
+]
uY do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
$W)FpN;CW/ ?mMd6U&J template < typename Cond >
8Og9P1jVh picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
*+iWB_ } ;
)g-*fSa tC&Xm}: F4@h}T5) 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
@|M10r9E 最后,是那个do_
I".r`$XZ ){/y-ixH M@.1P<:h class do_while_invoker
YEGXhn5E {
A%Ao yy4E public :
NLj0\Pz|B template < typename Actor >
I6UZ_H'E do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
X|b~,X%N {
Z)HQlm return do_while_actor < Actor > (act);
"<kmiK/ }
}[1I_) } do_;
,30&VW## 3Z`oI#-x 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
/dCZoz~~T 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
z E{.oi 最后来说说怎么处理break和continue
Ts^IA67&< 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。
OUD<+i, 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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