一. 什么是Lambda
~(rZ) 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
g'-hSV/@}@ 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,
G"
(ck4 *li5/=UC5* +&1#ob"6lq -)ri,v{:c class filler
']X0g{% {
'Ze&
LQ public :
bg|=)sw4 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
\w$e|[~ } ;
!83 N#Y_Mz ]jmZ5h#[ ,mD$h?g 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:
PDh!B_+ 2:[G4 Sc]h^B^7 @Js@\)P79 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
S.C7%XU )Z:maz OtT*)8*c 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Zc9S[ivq eQ#"-i U!lWP#m R~dWblv 二. 战前分析
&b19s=Z, 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。
XlwyD 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
'HWPuWW :|ytw=3> l2LO,j} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
1Zp^X:( /* --------------------------------------------- */
`|[UF^9 vector < int *> vp( 10 );
HN&]`cr; transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
mO0#xY_z /* --------------------------------------------- */
$A: ?o?"7} sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
$fW8S8 /* --------------------------------------------- */
g*%o%Lv int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
.m%ygoO /* --------------------------------------------- */
TfNm0=| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
H"V)dEm /* --------------------------------------------- */
~Z97L for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
R"71)ob4 vrsOA@ee3H OF(tCK KZ/2W9r_, 看了之后,我们可以思考一些问题:
M;0\fUh; 1._1, _2是什么?
C9`x"$ 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。
s:sk`~2<gd 2._1 = 1是在做什么?
).r04)/ 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。
g$Nsu:L Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
;q2e[ y n{%[G2.A d]l(B+\vf 三. 动工
!R$t>X 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
3.04Toq! [sG!|@r kx[h41|n cvnRd.& template < typename T >
Biy$p6 class assignment
@IBU{{ {
$Mqw)X&q T value;
ARid public :
kc"SUiy/ assignment( const T & v) : value(v) {}
[PU0!W; template < typename T2 >
#_fL[j& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
EnjSio0 } ;
</h}2x z
Q11dLjs .\AbE*lZ# 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
&qeMYYY 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
;c>IM] 4p/d>DTiM 4ko(bW#jL nx`I9j\ class holder
:#spL*FIx {
4kf8Am( public :
\&X*-T[]j template < typename T >
E#+|.0*!s assignment < T > operator = ( const T & t) const
+C9l7 q {
G(7WUMjl return assignment < T > (t);
9GVv[/NAb }
C%kIxa) } ;
@EB2I+[ Z;GZ?NOlY F%q}N,W 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:
| <l=i( Ceak8#|4 static holder _1;
M!b"c4|< Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
sJ)Pj?"\? g
E;o_~ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Ba]^0Y
u 而不用手动写一个函数对象。
[5Pin>]z 2t"&>1 ."JtR
co%-d 四. 问题分析
6"Rw&3D? 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。
+d,Z_ 6F 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。
0N>R!
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
l)(
3] 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
A<s9c=d6 下面我们可以对这几个问题进行分析。
qCgoB 0 SpX6PwM 五. 问题1:一致性
'#@tovr 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?|
qFYM2 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
ju?D=n@i G^/8lIj struct holder
rnTjw
"% {
$y+Bril5W //
o@tc template < typename T >
<;nhb T & operator ()( const T & r) const
[&a=vE {
g\lEdxm6Sj return (T & )r;
vmK`QPu2 }
$[DSe~ } ;
l^%W/b>?b K';x2ffj 这样的话assignment也必须相应改动:
:f5"w+ [}t^+^/ template < typename Left, typename Right >
mR6hnKa_53 class assignment
]<IK0 {
$:SSm$k Left l;
% /Y; Right r;
El#"vIg(\ public :
3Ja1|;(2 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
&x<y4ORH| template < typename T2 >
&F#K=R| .j T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
xC+TO } ;
i-*ZW: %?z8*G]M 同时,holder的operator=也需要改动:
Ea\Khf]2 p;<brwN template < typename T >
YPNG9^Y assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
IG=# 2 /$ {
:J6lJ8w
? return assignment < holder, T > ( * this , t);
ZQY?wO: [ }
p? L*vcU k]9v${Ke 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
'WQ?%da 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
9S]]KEGn4 H$={i$*,Y return l(rhs) = r;
$I }k>F 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
C6{\^kG^j2 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
5>u,Qh )7s(]~z template < typename Tp >
U/l3C(bc! class constant_t
*$yU|, {
g,]GzHV1 const Tp t;
Ek%mX" public :
XlDN)b5v{ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
`4kVe= { template < typename T >
GP{$w_'!J0 const Tp & operator ()( const T & r) const
{IA3`y~ {
::R5F4 return t;
\qj(`0HG }
SM8Wg> } ;
|Pj]sh[^Y AD^Q`7K?uR 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
c$#7Kp4 下面就可以修改holder的operator=了
-#<AbT Cu&y',ee~ template < typename T >
zVyMmw\ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
C
5
xsh {
d !=AS return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
?3=y]Vb+ }
tqXr6+!Q ^R7|x+ 同时也要修改assignment的operator()
^9fY%98 x,: DL)$1 template < typename T2 >
5~GH*!h%; T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
,zVS}!jRhy 现在代码看起来就很一致了。
"cD MFu 5e}adHjM 六. 问题2:链式操作
q)PLc{NO 现在让我们来看看如何处理链式操作。
^LAnR>mz^r 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
&Xh_`*]ox 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
:^H2D=z@ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
vMYL( ]e 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
^Cy=L] s@D/.X template < typename T >
8$`$24Wx struct result_1
~KP@wD~ {
ve f9*u` typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
+LwwI*;b } ;
_{&bmE L~|_C Rw 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
=k^ d5 hnBX enT6 template < typename T >
@|'$k{i struct ref
8 @A}.: {
wU(!fw\ typedef T & reference;
b>]k=zd } ;
p!>DA?vF template < typename T >
C8t;E` struct ref < T &>
~`X$bF {
Lq2ZgKd! typedef T & reference;
>0E3Em<(}l } ;
_|VF^\i s
a{x.2/o} 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
g1v=a $|m'~AmI template < typename T >
u5N&W n{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
]8f$&gw&A {
Dgc}T8R return l(t) = r(t);
"6q@}sz! }
\c4D|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。
7Fzj&!>ti 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
sT'j36Nc<, 08G${@D+X0 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@sL/5, _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
weC.kx _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
TpcJ1*t +5 调用divide的对象返回一个add对象。
oLIgj,k{* 最后的布局是:
2@,rIve Add
EslHml# / \
N"8'=wB Divide 5
j:E3c\a / \
=z!/:M _1 3
unc8WXW 似乎一切都解决了?不。
L<k(stx~ 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。
`Z^\<{z 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。
[JYy
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:
@{{6Nd5 IoZ_zz0 template < typename Right >
bF'Jm*f assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
DT3"uJTt Right & rt) const
qs{wrem {
>|aVGY return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
KAg-M# }
Fv<3VKueK[ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
_N:GZLG 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。
UM2yv6:/ 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。
=[,EFkU?B 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。
gH
yJ~ 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。
_B0C]u3D 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?
aC94g7)` 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:
GT,1t=|&V Y<h6m]H template < class Action >
L~Y^O`c class picker : public Action
jo'
V.]\ {
XhUVDmeUMb public :
XtqhK"f% picker( const Action & act) : Action(act) {}
,\T7{=ZG\! // all the operator overloaded
A1n4R } ;
_+,>NJ i0F6eqe=J 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。
Qs ysy 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:
XT?wCb41R
Clb7=@f template < typename Right >
Nq1YFI>W picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
,P%i%YPj {
KM?w{ ~9 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
WO6R04+WV }
qM<CBcON m48Ab` Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
a4n5i.; 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。
Ibg~.>.u{ '61>.u:2 template < typename T > struct picker_maker
"U/yq {
oqo7Ge2 typedef picker < constant_t < T > > result;
jq%}=-%KE } ;
tz5\O} template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
CB#B!;I8v {
]k8f1F typedef picker < T > result;
f@2F! } ;
(/FG#D. ]=PkgOJD 下面总的结构就有了:
GI@;76Qf 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。
C3'?E<F 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。
5O;D\M{> picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
l#~pK6@W 至此链式操作完美实现。
R90#T6^ j2%fAs< @}2EEo# 七. 问题3
51tZ:-1! 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。
}0?XF/e(R Shv$"x:W template < typename T1, typename T2 >
OZA^L;#> ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ww"]3 {
qeb} ~FL"o return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
C-\3, }
Lrmhr3
w5 AiB]A} 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:
*Nfotv &*745,e template < typename T1, typename T2 >
o/ 7[
G struct result_2
{$#88Qa\- {
=K_&@|f+B typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
[] el4.J, } ;
lF
t^dl^ ?C- ju8]| 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?
vCXmu_S4^> 这个差事就留给了holder自己。
GG"6O_ 2x<!>B Fy0sn| template < int Order >
L6#4A3yh class holder;
0wCQPvO
template <>
|3^U\r^zo class holder < 1 >
r-*j"1 e {
*(qj!U43 public :
zXU
g( xu template < typename T >
@vB-.XU struct result_1
CI-1>= "OE {
ahQY-%> typedef T & result;
)%PMDG| } ;
{pA&Q{ ^ template < typename T1, typename T2 >
mi.,Z`]o struct result_2
kBxEp/y {
MkhD*\D
/ typedef T1 & result;
)+DDIq } ;
-2(?O`tZ template < typename T >
IMBjI#\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
R1/c@HQw? {
o)>iHzR</ return (T & )r;
evpy%/D }
uGF{0)0g template < typename T1, typename T2 >
t2YB(6w+xg typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
*[m:4\ {
<EQaYZY= return (T1 & )r1;
z;y{QO }
s;..a&C' } ;
#6v357-5 axDa&7% template <>
>rJ**y class holder < 2 >
EeT69o {
gwdAf%|f public :
Pouo# 5 template < typename T >
1)jeawVmj struct result_1
`SOQPAnK+; {
RRpY%-8M typedef T & result;
^*.+4iHx } ;
hlZ{bO'f template < typename T1, typename T2 >
IC (:RtJ struct result_2
H
XFY {
z&B9Yu4M7 typedef T2 & result;
k14<E/ } ;
F" M template < typename T >
4w#2m>. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Srz8sm; {
sp
MYn&p return (T & )r;
wGw~ F:z }
}+bo?~2E& template < typename T1, typename T2 >
dJ#go*Gn typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
wy
.96 {
^<;CIXo return (T2 & )r2;
EpQy;#=; }
aSu^ } ;
LnKgT1 Aj=GekX{ wu><a!3`=o 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> >。
,Q3OQ[Nmh 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
9#m3<oSJ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
#/jug[wf*! Xdo\DQn return l(i, j) = r(i, j);
?Z_T3/ f 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
ExSM=
F\^8k /0 return ( int & )i;
SDV#p];u return ( int & )j;
LMx/0 最后执行i = j;
$v[mIR 可见,参数被正确的选择了。
S89j:KRXH% 3 o$zT9j vd(S&&]o1 _p5#`-%mM 5S2 j5M00 八. 中期总结
]z5hTY 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:
rMHh!)^#W 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
9(OeH7 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
d(TN(6g@ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
t72u%M6 bmK 1#%H!GKvTU iw=e"6V sNcU>qjj6 p
JT)X8K" 九. 简化
/]'&cD 1 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。
8>W52~^fU 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
jex\5 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:
WW{_D 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
@TD=or .& +-*/&|^等
O39 2. 返回引用。
s~2o<# =,各种复合赋值等
7<*0fy5n n 3. 返回固定类型。
_z8"r& 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
VFx[{Hy 4. 原样返回。
li
v=q operator,
CHZ/@gc 5. 返回解引用的类型。
`B4Ilh"d operator*(单目)
~3M8"}X;L 6. 返回地址。
{6GX
?aw' operator&(单目)
7M7Lj0Y)L 7. 下表访问返回类型。
8/(}Wet operator[]
>l><d!hw 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
wdfbl_`T operator<<和operator>>
iQ(j_i'+!I _pZ
< 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。
A[^#8evaK 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
dor1(@no| |LZ{kD| template < typename Left >
iu(obmh/o struct value_return
,Yx<"2 W {
#b;k+<n[X template < typename T >
mRRZ/m?A( struct result_1
E;{CoL {
|h6!b t!= typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
vA!IcDP" } ;
:Ae#+([V 0)g]pG8&ro template < typename T1, typename T2 >
KpLaQb struct result_2
7gN;9pc$ {
d^nO&it typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
t0e5L{ QJ } ;
ui,!_O .c } ;
IqFcrU$4 I:/|{:5 A+8)VlE\ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
;$zvm`|: "qF/7`e[ 下面我们来剥离functor中的operator()
\%Y`>x. 首先operator里面的代码全是下面的形式:
NQ;X|$!zH 97\K ]Tr return l(t) op r(t)
p7-\a1P3 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
&'&)E(( return op l(t)
}xt^}:D return op l(t1, t2)
?!U.o1 return l(t) op
C]8w[)d[`; return l(t1, t2) op
<=GZm}/]N return l(t)[r(t)]
E;s_=j1f return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
^pd7nr~Y %q3`k#?< 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
@O'NJh{D` 单目: return f(l(t), r(t));
}Vob)r{R@ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
HVoPJ!K3 双目: return f(l(t));
4)D~S4{E5 return f(l(t1, t2));
K];] 下面就是f的实现,以operator/为例
F"k`PF*b B>:U struct meta_divide
aReJ@ {
0C%IdV%CU template < typename T1, typename T2 >
lSaX!${R'T static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
XXn3K BIf {
xtD(tiqh.; return t1 / t2;
\P+^BG! }
]
&" ` } ;
}(!Uq HQ9tvSc 这个工作可以让宏来做:
2"Wq=qy\J q MrM^ ~ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Z;a)P.l.> template < typename T1, typename T2 > \
F7O*%y.'; static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
4]m{^z`1 以后可以直接用
dWkQ NFKF DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
'A.5T%n- 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
(>A#|N1U (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。。。)
4GF3.?3 "Zhh>cz ;z9,c 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
I50LysM 1c#\CO1l template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
\9OKf|#j class unary_op : public Rettype
\RR`
F .7 {
A32Sdr'D Left l;
?2da6v,t public :
f!yl&ulKU unary_op( const Left & l) : l(l) {}
5j.@)XXe WHBGhU template < typename T >
X9|*`h < typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X)hpbHa {
Y%
\3 N return FuncType::execute(l(t));
beikzuC }
H!7?#tRU zn^7#$fC template < typename T1, typename T2 >
7L&,Na typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0]*W0#{Zj {
$t^Td< return FuncType::execute(l(t1, t2));
Ewr2popK }
kI!@J6
} ;
T^#d;A *5oQZ".vA* $dKfUlO 同样还可以申明一个binary_op
ww7nQ}H5( rQ _cH template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
3bezYk class binary_op : public Rettype
)8g&lyT {
=dHdq D Left l;
a@jM%VZ Right r;
'@+q_v@Jl public :
Ew{*)r)m binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
*&Iv Eu /D^ g" template < typename T >
$mKExW typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F%$ q]J[ {
K<::M3eQ return FuncType::execute(l(t), r(t));
dF 6od }
*q=\e 9 7J5jf231 template < typename T1, typename T2 >
eDP&W$s# typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
oKGF'y?A> {
Ru#pJb(R return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
tzd!r7 }
C.#Ha-@uz } ;
3]9wfT%d m%})H"5 Tim/7*vx 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
--"5yGOL 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
l
lcq~*zz DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
^
op0"
#B 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
rp<~=X 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
)K]p^lO 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
wAW{{ p 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
8r"-3<* 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
g||
q
3 下面是修改过的unary_op
cE`qfz %7`eT^ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
{na>)qzKP class unary_op
+924_,zF {
"2-D[rYZ Left l;
MtPdpm6\ lx5.50mI public :
7_Te-i ndDF(qHr unary_op( const Left & l) : l(l) {}
"AXgT[ O QA^FP8!j template < typename T >
@>$qb|j struct result_1
eB9&HD: {
zBq&/? typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
A7#nBHwxZ } ;
ucz~y!4L{ vJi<PQ6 template < typename T1, typename T2 >
A =Z$H2 struct result_2
ztHx)
! {
}BT0dKx typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
](n)bF+ym } ;
!PeSnO qhTVsZ:{C template < typename T1, typename T2 >
XABP}|aWK typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
TYR \K {
wBw(T1VN return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Iy;"ht6 }
PU%f`) jHE^d<=O^ template < typename T >
z#`Qfvu6Hi typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tUOY`]0 {
K%
snE7X?) return OpClass::execute(lt(t));
LDU4 D }
bFL2NH5 =(\BM')l } ;
Z
Q*hrgQ
tmBt[ kd"nBb= 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
F/LMk8RgR 好啦,现在才真正完美了。
G `3{Q7k 现在在picker里面就可以这么添加了:
{0a\<l Vh=U/{Rp1 template < typename Right >
4,R"(ej picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
*CQZ6&^ {
J9XH8Grk- return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
jK[*_V }
hW!n"qU 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
a
@3s71 4bw4!z9G nJYIkfdA * Wp?0CP \I}EWI 十. bind
^ZS!1%1 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
@x!+_z 先来分析一下一段例子
0k5 uqGLXe k$f2i,7' (dyY@={q int foo( int x, int y) { return x - y;}
F(lJ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
OXKV6r6f bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
d)Z&_v<| 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。
o+XQMg 我们来写个简单的。
+rSU 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
CSW+UaE 对于函数对象类的版本:
Gl|n }wo$ B6Ajcfy template < typename Func >
#l- 0$ struct functor_trait
q o^mp {
~UeTV?) typedef typename Func::result_type result_type;
a%kvC#B } ;
Np$&8v+en 对于无参数函数的版本:
q7soV(P Bvj sl template < typename Ret >
(@!K tW struct functor_trait < Ret ( * )() >
;34p
[RT {
yVXVH CB typedef Ret result_type;
:qB|~"9O } ;
R6;#+ 1D 对于单参数函数的版本:
Z.Dg=>G] #XqCz>Z template < typename Ret, typename V1 >
UA~ 4O Q] struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
W,80deT {
eYlI }; typedef Ret result_type;
+zLw%WD[l } ;
lEHXh2 对于双参数函数的版本:
;&}z
L.!jo (jyufHm template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
f9kdO& struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
xw_)~Y%\ {
(4ZO[Ae typedef Ret result_type;
-K8F$\W } ;
o^"OKHU,S0 等等。。。
|sFd5X 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
@+p(%
f.aa@> template < typename Func >
H7Z`a QC struct func_return
{29aNm {
/#@tv~Z^ template < typename T >
j[w=pF,o struct result_1
?Y8hy|` {
-gt?5H h typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
oyk&]'> } ;
.b<W*4{j0H :wg=H template < typename T1, typename T2 >
*
]bB7 struct result_2
Qhc;Zl {
J#i7'9g typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ErJ@$&7 } ;
BV7P_!vt } ;
6dz^%Ub W1)<!nwA W+"^! p| 最后一个单参数binder就很容易写出来了
\~Z%}$ = TKAs@X,t template < typename Func, typename aPicker >
~$[fG}C.K class binder_1
m]fU V8U {
-D=Sj@G Func fn;
]sVWQj aPicker pk;
#s\kF * public :
aTeW#:m @0t[7Nv-1 template < typename T >
$)9|"q6 struct result_1
"cBqZzkk9j {
Lq;iR typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
d-tg^Ot#
} ;
,t wB" * L1(-xNUo_i template < typename T1, typename T2 >
U{pg
y#/ struct result_2
Qf~$9?z {
z;<~j=lP typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
&Q}%b7 } ;
PO6yEr vZ srlHb binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
}}~a4p>% n9J{f"`m template < typename T >
4`: POu& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
C3f\E: D) {
6hYz^}2g return fn(pk(t));
Xa?igbgAwx }
NqOX);'L0 template < typename T1, typename T2 >
(6a<{ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?fq!BV {
u|AMqS return fn(pk(t1, t2));
Zxqlhq/) }
Dr%wab"yy } ;
%3#C0%{x hf2bM
`d Avi_]h& 一目了然不是么?
_<sN54 最后实现bind
h\3-8m Y2.zT6i eXK3W2XF template < typename Func, typename aPicker >
.f-=gZ* * picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
eh]syeKBj {
.lP',hn return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
{GnZ@Q:F }
KZZ Y9 =MJB: 2个以上参数的bind可以同理实现。
$*%, 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
T7.SjR6X> ug ;Xoh5w 十一. phoenix
0^uUt- Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
~:f..|JM R"P-+T=7M for_each(v.begin(), v.end(),
ZBY2,%nAo (
WfG +_iP? do_
@Bhcb.kbq [
},JJ!3 cout << _1 << " , "
7/QK"0 ]
t? 6 et1~ .while_( -- _1),
>jIn&s!} cout << var( " \n " )
_&S#;ni\c )
FibZT1-k );
{9V.l.Q O]@#53)Tz 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
d*gv.mE 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
<n#X~}i) operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
-wg}X-'z0 那么我们就照着这个思路来实现吧:
vMEN14;yH_ /(5"c> 8Ala31 template < typename Cond, typename Actor >
@$%GszyQ' class do_while
y<Xu65 {
fDqT7}L Cond cd;
x:!s+q`
s Actor act;
1@KiP`DA public :
zEW+1-=)+7 template < typename T >
F/>\uzu struct result_1
\DZ.#=d {
MSvZ3[5Io typedef int result_type;
s*yl&El/ } ;
+#BOWz ^ `Ozw^~ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
t&{;6MiE fpo{`;&F template < typename T >
7(.Z8AO typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X`Q+,tx$ {
I(pq3_9$ do
x@rQ7K> {
,
%z HykP act(t);
sV%DX5@ }
-#;xfJE while (cd(t));
C2v_],] return 0 ;
!.mR]El{K }
4l%W]' } ;
Hh=fv~X S}%z0g< +c<iVc| 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
r \ft{Z<P 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。
/ugyUpyg 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。
w($a'&d`0 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
TMPk)N1Ka 下面就是产生这个functor的类:
<Jhd%O c5WMN.z }5oI` 9VT template < typename Actor >
Uz! 3){E class do_while_actor
Jk\-e`eE {
#d\&6'O Actor act;
S5 q1Mn public :
lRg?||1ik do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
s)qrlv5H jmr
.gW template < typename Cond >
.UL2(0 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
>iOf3I-ATt } ;
<nbklo EyPJ Jc8 s~ 8g 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
2Wluc37 最后,是那个do_
Vl5>o$G|<. 70 R6: =+j3E<w class do_while_invoker
;HXk'xN {
C-c'"FHq public :
P1LOj template < typename Actor >
{j>a_]dTVX do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
BM /FOY; {
tjXg return do_while_actor < Actor > (act);
ktTP~7UVi }
aHW34e@ebL } do_;
\~,\| e3;D1@ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
\Yr*x7! 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
d%'#-w' 最后来说说怎么处理break和continue
x0Loid\f 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。
zG ='U 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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