一. 什么是Lambda
S`pB EM 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
szGGw 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,
Y(F>;/AA eS/Au[wS "Z)zKg Yht |^ =a class filler
Z $Fm73 {
..Bf-)w public :
Xxr"Gc[ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Ud)2Mq1#M } ;
+%R{j|8# t6Nkv;)>@ (?1/\r 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:
i-,_:z=J )6{,y{5! x9\]C'*sO ={\9-JJhE for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
T
3<2ds b<j*;n. 5M\bH'1 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
f&!{o= |:pBk: Y_/w}HB |O{kv}YZ 二. 战前分析
Y'yGhpT~ 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。
M8${&&[; 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
t8.^Y TI Bdm05}c@u ~uu{
v') for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^/)%s 3 /* --------------------------------------------- */
L:7 kp<E vector < int *> vp( 10 );
TGGbO:s3 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
3&zcdwPj /* --------------------------------------------- */
|?t}7V#[ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
{_ {zs!r /* --------------------------------------------- */
vngn^2 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
xM$AhH /* --------------------------------------------- */
qVE<voB8 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
R|[gEavFl /* --------------------------------------------- */
gP`CQ0t for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
d "25e"(~F S5[}kfe ?%*p!m HjY! ]!4p 看了之后,我们可以思考一些问题:
7*>,BhF# 1._1, _2是什么?
K{0 gkORF 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。
f@0Km^a Uc 2._1 = 1是在做什么?
"EnxVV 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。
VjJ}q*/3e 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。
|eK^Yhym wQYW5X f1|&umJ$ 三. 动工
=g$%jM>35 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
cToT_Mk ^bECX<,H iN1_T _Uhl4Mh template < typename T >
rC6@
] class assignment
L,sFwOWY {
\5fvD8>H T value;
0+NGFX\p public :
x{S2 assignment( const T & v) : value(v) {}
,Bl_6ZaL template < typename T2 >
;0-R"c)- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
*d:$vaL } ;
5C-XQS1 e6Kyu* QObHW[:F 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
5ljEh - 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Esf\Bo" bycnh Zou;o9Ww a~Yq0 d?`D class holder
4xgfm.9I^ {
vw
:&c.zd public :
!ezy
v` template < typename T >
Ks-$([_F assignment < T > operator = ( const T & t) const
n$<n
Yr`X {
6foiN W+ return assignment < T > (t);
*RFBLCt }
r-,u)zf" } ;
*9(E0" r |2{(+ c"P:p%\m&u 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:
S}6xkX LeYI<a@n@$ static holder _1;
:(;ho.zz Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
$Y8iT<nP _gQ_ixu for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
) .W0} 而不用手动写一个函数对象。
UL"
M?).5 KxDfPd+j[ '?T<o g#o9[su 四. 问题分析
6
2t9SY 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
!J[! i"e 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
3\K;y>NK 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
e8{!Kjiz 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
);{76 下面我们可以对这几个问题进行分析。
;#=y5Q4 '`j MNKn\ 五. 问题1:一致性
Mg&<W#$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?|
DS ;.)P" 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
cyB2=, BzTzIo5 struct holder
ie7P^:T|+ {
Nt687 //
dg&GMo template < typename T >
*A0*.>@N T & operator ()( const T & r) const
`E|>K\ {
b{;LbHq+G return (T & )r;
( +(bw4V/ }
zEDN^K ' } ;
9[h8Dy ,fvhP $n 这样的话assignment也必须相应改动:
xW58B SD jJ?K template < typename Left, typename Right >
omI"xx class assignment
|{La@X {
`t+;[G>ZE Left l;
# ELYPp]6 Right r;
%-
Ga^[ public :
_O&P!hI assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Aa^w{D template < typename T2 >
0@&/W-VXg T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
*vT Abk$ } ;
tv5N
wM <DhuY/o 同时,holder的operator=也需要改动:
{Rn*)D9 ]PB95% template < typename T >
7Ac.^rv5 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
jWso'K {
MHS|gR.c return assignment < holder, T > ( * this , t);
dRUmC H }
HahA} Q ={50>WXE 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。
P>R u 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
;8w
CQ |}@teN^J*U return l(rhs) = r;
bVr`a*EM 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。
lU.aDmy< 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
|(uo@-U +pe\9F template < typename Tp >
Gn;^]8d class constant_t
<g64N {
IiV]lxiE] const Tp t;
QT4vjz+| public :
WLH ;{ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
&:~9'-O template < typename T >
cL4Xh|NBp const Tp & operator ()( const T & r) const
lYU?j|n {
df/7u}>9 return t;
$5@[l5cJU; }
~xcU6@/ } ;
h<7@3Ur zrwzI+4 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
zuF]E+ 下面就可以修改holder的operator=了
lU`t~|>r+
Q1!+wC template < typename T >
L;=LAQ6[ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
4^!%>V"d/ {
10tTV3`IM return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
a[=ub256S }
h]}DMVV] dwb ^z+ 同时也要修改assignment的operator()
T*k}E VRg
y template < typename T2 >
mqDI'~T9 u T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Yw\lNhoPS 现在代码看起来就很一致了。
rpEN\S%7P E9]*!^=/ 六. 问题2:链式操作
PR%n>a# 现在让我们来看看如何处理链式操作。
+kq+x6& 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。
fFXnD 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。
w`atk=K 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。
*P?Rucg 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
c`oW-K{ vZPBjloT!. template < typename T >
WsT struct result_1
W)L*zVj~ {
pz"}o#R"x typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
hb1eEn } ;
!1l~'/r I(b]V!mj: 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:
eKRE1DK ED>P>Gg template < typename T >
'Jd*r(2d struct ref
kpMo7n {
#!P>.". typedef T & reference;
(/ -90u } ;
sYB2{w
template < typename T >
"oh;?gQ. struct ref < T &>
)!FheoR {
y s[ z[ typedef T & reference;
znAo]F9=J" } ;
k&npC8oA 3 ;AJp_; 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
I~nz~U:ak Lzx2An@R template < typename T >
spWo{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
}-
wK {
~VV $wU!A return l(t) = r(t);
cGlpJ)'-{ }
8YQ7XB 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。
`chD*@76I 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
=&m;5R
2"WP>>b80 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
ER;\Aes*? _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
@Thrizh _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
1/%5pb2\ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
BE!l{ 最后的布局是:
SeLFubs_ Add
T/:6Z / \
H(Y 1%@ Divide 5
T=CJUla / \
%eGI]!vf _1 3
!t?5U_on 似乎一切都解决了?不。
b&'YW*W 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。
#q5tG\gnM 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。
ndw&F'.r 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:
>u]9(o7I ((M>To_l template < typename Right >
fh`}~ aQ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
z
G`|) Right & rt) const
V`G^Jyj {
'=J|IN7WT return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
)_}xK={ }
f/"IC;<~t> 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
FytGg[#] 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。
2 ]n4)vv, 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。
+`!>lo{X 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。
j|{
n? 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。
Qx&7Ceu" 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?
mZ.gS1Dq 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:
=h.`
ey iDdR-T| template < class Action >
PJ,G_+b! class picker : public Action
(-VH=,Md {
dJ>tM'G public :
B;nIKZ picker( const Action & act) : Action(act) {}
B7sBO6Z$J // all the operator overloaded
-fN5-AC } ;
40[@d 0a1Mu>P, 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。
0v``4z2Z 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:
'r1X6?dJ g"`jWSt7Q template < typename Right >
3N4kW[J2i picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
[WXcp1p
{
<RcB: h return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
-h=wLYl@0i }
'@5x=> 5?|y%YH;R\ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
%vUUx+ 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。
8"rK -![{Zb@ template < typename T > struct picker_maker
V0n8fez
b {
$QwzL/a typedef picker < constant_t < T > > result;
cfy9wD } ;
]hRs -x template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
L@J$kqWY {
UJjtDV3@_g typedef picker < T > result;
JURg=r]LI } ;
iF_u/# YoZd,} i 下面总的结构就有了:
C~PP}|<~V 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。
%&J`mq 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。
#%{ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
%}unlSTPP 至此链式操作完美实现。
}H/94]~tH e0IGx]5i QBA{*@ A- 七. 问题3
Z{2QDjAI; 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。
,+x\NY2d hl2|Ec template < typename T1, typename T2 >
@KJmNM1]V ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&a6-+r {
X5= Ki
$+ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
[C!m,4 }
X?] Mzcu I<"UQ\) 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:
C;ME"4,( |w -s{L3@+ template < typename T1, typename T2 >
rEWuWv$ struct result_2
"$q"Kilj% {
2#8PM-3" typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
T0 cm+|S } ;
D\E"v,Y\+O ~/Y8wxg 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?
QaXdO=3 这个差事就留给了holder自己。
[=:4^S|M N9vNSmm wQM( |@zE} template < int Order >
)ri'W
<l class holder;
$?9u;+jIR template <>
]SN5&S class holder < 1 >
K3&k+~$ {
8jiBLZkRf public :
k8cR`5@PK template < typename T >
5nK|0vv%2 struct result_1
89W8cJ$yW {
h}}7_I9 typedef T & result;
"o@R}_4]q } ;
-*2b/=$u template < typename T1, typename T2 >
Q[lkhx|.B struct result_2
&m{~4]qWpM {
#XNURj typedef T1 & result;
"*KOU2}C } ;
"AIS6%, template < typename T >
d8WEsQ+)A typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
&fnfuU$ {
RG/P] return (T & )r;
Z7Nhb{ }
<!X]$kvG template < typename T1, typename T2 >
V3axwg_ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
@Q:?, {
#Zn+-Ih return (T1 & )r1;
.SBN^fq }
dhuIVBp!!e } ;
uuy0fQQ8ti - @KT# template <>
j92+kq>Xd class holder < 2 >
g}vU*g
; {
wD@ wOC
public :
$:?=A5ttuo template < typename T >
%F<3_#Y struct result_1
(e<p^TJ] {
`2'*E\ typedef T & result;
f&XM|Bg } ;
0b2; template < typename T1, typename T2 >
5'xZ9K struct result_2
v^ 1x} {
{Hw$`wL typedef T2 & result;
=J )(=, } ;
If|i `,Iy template < typename T >
1z3I^gI*i typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1i Q(q\% {
5zt5]zl' return (T & )r;
l_2YPon }
h5))D! template < typename T1, typename T2 >
+:z%#D typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Bv`3T Af2 {
*y W9-( return (T2 & )r2;
+R31YR8C0 }
ZaFqGcS~ } ;
UZE%!OWpeK p+{*w7?8"[ @T sdgx8 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> >。
tgu
fU 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
`y.i(~^1 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
ML
X: S? oXqx]@7 return l(i, j) = r(i, j);
tNW0 C] 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
C}]rx{xC b*< *,Ds/G return ( int & )i;
"C+Fl
/v return ( int & )j;
,E4qxZC(X 最后执行i = j;
o4,m+: 可见,参数被正确的选择了。
2V*<J:;wb l3kBt-m l`{JxVg Oi n:5K)4- r}t%DH 八. 中期总结
23`pog{n 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:
yy\d<-X~ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
6EG`0h6 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
x0L,$Ol 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
glWa? #1 /A`Lyp# YZp]vlm~ \JZ'^P$Q m*TJ@gI*t k12mxR/ 九. 简化
$h'>Zvf 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
GoKMi[b 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
?s: 2~Qlu 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
|7G=f9V 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
'gz@UE1 +-*/&|^等
@nF#\ 2. 返回引用。
_"[O=h: =,各种复合赋值等
fkr;
a`<W 3. 返回固定类型。
<1E*wPm8 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
rjT!S1Hs 4. 原样返回。
4_?*@L1 operator,
j'FBt8P' 5. 返回解引用的类型。
TM$`J operator*(单目)
6.GIUM%D 6. 返回地址。
!rgdOlTR ^ operator&(单目)
e@{8G^o>D 7. 下表访问返回类型。
{\-IAuM operator[]
cX@72 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
gOA]..lh operator<<和operator>>
@Tf5YZ* XZ&q5]PJI 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。
zDofe* 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
uY=}w"Db 7~ok*yG w template < typename Left >
`=~d^wKYJ3 struct value_return
9Z_98Rh {
V9kL\Ys template < typename T >
dg42K`E struct result_1
nc%ly * {
c-^\YSDMN typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
4 5\%2un } ;
_zj}i1!E" LP:C9Ol\ template < typename T1, typename T2 >
!/MHD struct result_2
m.N/g, {
0sKY;( typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
d/:zO4v3 } ;
Wtwh.\Jba } ;
|7l* rF5O?<( nXqZkZE\ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
hSDuByoi S[cVoV 下面我们来剥离functor中的operator()
`ynD-_fTN 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Y:XxTa* `l95I7 return l(t) op r(t)
A?*_14& return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Y r^C+Oyg return op l(t)
NbnuQPb' return op l(t1, t2)
#~^Y2-C# return l(t) op
I8 {2cM; return l(t1, t2) op
NI136P return l(t)[r(t)]
hE>i~:~R return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
S_B;m1 htGk: 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:
]`x\Oj& 单目: return f(l(t), r(t));
9
&~Rj 9 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
zy9# *gGq 双目: return f(l(t));
,kKMUshBi return f(l(t1, t2));
Y8 a![ 下面就是f的实现,以operator/为例
=<,AzuV k;pTOj struct meta_divide
SD^6ib/]b {
xI7;(o" template < typename T1, typename T2 >
PO[
AP%; static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
M[R\URu8 {
!fcr3x|Y~M return t1 / t2;
1[vmK,N=E }
%vO b"K$X } ;
Yg6 f g2WDa'{L 这个工作可以让宏来做:
wZm=h8d )_nc;&%w #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
n1xN:A template < typename T1, typename T2 > \
?qt>;o|Ue static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
8j}CP 以后可以直接用
5M2G ;o DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
K?q1I<94 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
S5Q$dAL (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。。。)
{uRnZ/m zl j%v/9 it~>)_7*P 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
`}^_> 9ci=]C5o3K template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
m4~Co*]w class unary_op : public Rettype
FU|c[u|z {
%K_[Bx{B Left l;
{g *kr1JM public :
~',<7eW unary_op( const Left & l) : l(l) {}
~E=.*: 5( (!U5B
Hnd template < typename T >
iQ9jt typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)0P>o]fWI {
7)NQK9~ return FuncType::execute(l(t));
lk6*?EJ }
SPxgIP;IR F.b;O : template < typename T1, typename T2 >
^t=Hl typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mT8($KQ {
~/6m|k return FuncType::execute(l(t1, t2));
Yq.Cz:>b }
8#w}wGV* } ;
Brh<6Btl b<B|p| $*bd})y)I 同样还可以申明一个binary_op
$g55wG F
n;0bVVMV template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
3n/U4fn_ class binary_op : public Rettype
2!/_Xh {
; 9pOtr Left l;
~B%=g)w Right r;
VrA9}"1x~* public :
= !'gV:M binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
$Blo`' 3r?Bnf: template < typename T >
Z_Ox ' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O1Gd_wDC/i {
SB1\SNB return FuncType::execute(l(t), r(t));
@O<kjR<b }
h:3`e`J<h HPAd@5d( template < typename T1, typename T2 >
) w.cCDL c typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N?H;fK4v {
EnJAHgRV;e return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
kn_%'7 }
m-lUgx7 } ;
Cyxt EzPp `5;O|qRq #e0tT+ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
)FM/^ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
l|`%FB^ k DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
UB]}j^ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
&_
Ewu@4 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Dcq\1V.e`W 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
BW}^ n 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
M=$y_9# 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)
Cd.pMoS 下面是修改过的unary_op
O^I~d{M 5I :<w3.(Z template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
$WvI%r class unary_op
KE+y'j#C3 {
8@|_];9#. Left l;
#F.;N<a yOGaW~ public :
KL!k'4JNY P8e1J0A unary_op( const Left & l) : l(l) {}
W?!(/`J] W{l+_a{/9 template < typename T >
MN|y5w}$u struct result_1
lDNB0Ad {
@c{=:kg5 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
S=^yJ6xJ } ;
p%CAicn $!Z6?+ template < typename T1, typename T2 >
6TxZ^&= struct result_2
Z mF}pa,gd {
O,ZvV3 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
%-|Po:6 } ;
OC9_EP\" !SIGzj template < typename T1, typename T2 >
|]~tX zY typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Gd`qZqx# {
)JTh=w4n|z return OpClass::execute(lt(t1, t2));
d:O>--$_tw }
^ q @.yL kssS,Ogf\_ template < typename T >
zv!%u=49 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:k075Zr/#D {
{Q?AIp6u| return OpClass::execute(lt(t));
;VM/Cxgep }
UXoaUW L a <FzHCw } ;
T{bM/?g ;Yyg(Ex Rk56H 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.rz2)o 好啦,现在才真正完美了。
_wKFT> 现在在picker里面就可以这么添加了:
[kgT"?w= Q <EFd template < typename Right >
(F]f{8 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
/s(/6~D| {
ox] LlR K return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
|uQJMf[L) }
qr$=oCqa 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
Yva^JB 3'O+ 5[esW !zwnFdp ~N;.hU%l 十. bind
TS)p2# 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
07Yh 先来分析一下一段例子
|]HU$GtS |:`f#H BKIAc6 int foo( int x, int y) { return x - y;}
"{&\ nt bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
]|( (&Y
rl bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
>IC.Zt@ 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。
*j2P#et 我们来写个简单的。
EYd`qk3 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
BS>|M}G)r 对于函数对象类的版本:
bgqN&J)Jr) QS,IM>Nr template < typename Func >
R:x4j#( struct functor_trait
*Eu
ca~%= {
,<%Y.x%4z[ typedef typename Func::result_type result_type;
`#A&v } ;
Axhe9!Fm 对于无参数函数的版本:
}XWic88!~ /}-]n81m template < typename Ret >
{7[^L1 struct functor_trait < Ret ( * )() >
S3i%7f^C?N {
EQ8jxr<p typedef Ret result_type;
]y@9z b } ;
L{ ?& .iA 对于单参数函数的版本:
z9U<Z^4z+ Vc$x?= template < typename Ret, typename V1 >
5Jd&3pO struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
FAJ\9 {
4\x'$G typedef Ret result_type;
:Sk0?WU } ;
rJ]iJ0[I 对于双参数函数的版本:
R8F[
7&( Y2!OJuyGc template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
>,Zjlkh3 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
u^|XQWR$: {
@>B#2t& typedef Ret result_type;
cBBc^SR } ;
a9mLPP 等等。。。
&Hb6 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
NZ/gp"D? YTpSR~!Rj template < typename Func >
G$}\~dD struct func_return
)TFaG[tj {
VZ'[\3J template < typename T >
oh-Y struct result_1
8n?qm96 {
kih;'>H< typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{3lsDU4 } ;
?P,z^ ;RB]awE template < typename T1, typename T2 >
(Ybc~M)z struct result_2
iKN~fGRc {
@D^y<7( typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
@bOhnd#W } ;
EA|*|o4) } ;
%RG kXOgp @X?DHLM OGh9^,v 最后一个单参数binder就很容易写出来了
eZIqyw y!u)q3J0& template < typename Func, typename aPicker >
^](sCE7 class binder_1
Zk__CgS# {
/T]2ZX> Func fn;
H ifKa/}P8 aPicker pk;
qxf!]jm public :
EeG7 %S
5( & V^Z template < typename T >
H)}>&Z4 struct result_1
Ij` %'/J {
0#<q]M?hW typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
'Xoif" } ;
" JFx ?>cx;"xF template < typename T1, typename T2 >
LdwWB
`L struct result_2
zR6,?Tzg {
('xIFi typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
zUXQl{ } ;
^.p({6H ^90';ACFy binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
So{/V% N9tH0 template < typename T >
x2=Bu#Y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
f_Ma~'3 {
:JH#*5%gQ: return fn(pk(t));
de1cl< }
Ckd@| template < typename T1, typename T2 >
7DDd1"jE typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
QMLz {
1"YN{Ut;G return fn(pk(t1, t2));
1fm4:xHH }
r/}q=J. } ;
>h1 3i@`r XLb
lVi@ g>-pC a 一目了然不是么?
OB`(,m# 最后实现bind
b3F)$UQ -0r0M) v/*}M&vo template < typename Func, typename aPicker >
h/ 5|3 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Z<L}ur {
7/+I"~ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Y[)b".K }
e+6mbJ7y pFgpAxl 2个以上参数的bind可以同理实现。
"BT*9N=| 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
_HF66)X7 |a4cER.'2^ 十一. phoenix
O42`Z9oK Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
">cLPXX H
xs'VK* for_each(v.begin(), v.end(),
U;`C%vHff (
J|,Uu^7` do_
V[ju7\>$Z [
[p3{d\=*? cout << _1 << " , "
uP, iGA ]
})W9=xO~ .while_( -- _1),
<|Srbs+ cout << var( " \n " )
7]W6\Z )
(rqc_ZU5 );
7 OAM >RJjm&M 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:
7irpD7P>
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
WoM;) Q operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
-]el_:H 那么我们就照着这个思路来实现吧:
E|{(O %"-bG'Yc <G|i!Pm template < typename Cond, typename Actor >
j5m KJC class do_while
$inlI_ {
fwQVx Je Cond cd;
YBh|\ Actor act;
)U12Rshl public :
>[}lC7 z, template < typename T >
$mxm?7ZVR struct result_1
GWFF.Mo^ {
yq. <,b=87 typedef int result_type;
f~Y;ZvB } ;
4`yE'%6.} mi[t1cN)= do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
!Gob `# r DW(
/[jo\ template < typename T >
F+o4f3N typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%,T=|5 {
M[ {O%! do
YI+ clh;%9 {
Kb X&E0 act(t);
-t]3 gCLb }
lXtsnQOOK while (cd(t));
riR(CJ}Ff return 0 ;
LMKhtOZ? }
5aj%<r } ;
I3gl+)Q hL4T7` Hg&.U;n 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
o|:c{pwq 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
{wy{L-X 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
U#V&=~- 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
cWtuI(. 下面就是产生这个functor的类:
-pmb-#`M Gj_7wP$ ^H"o=K8= template < typename Actor >
&F-
\t5X=i class do_while_actor
|L/EH~| O {
a\m_Q{: Actor act;
n6AA%? 5 public :
g(_xo\ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
"QD>m7 (+yH template < typename Cond >
3rVfBz picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
(E;+E\E } ;
Ez8k.]q u *+OS;R1< uMx6: 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
!"2S'oQKS 最后,是那个do_
oyB
gF\ [Dhqyjq CvHE7H|-{ class do_while_invoker
dGyrzuPJ {
D@2L<!\ public :
arIEd VfNa template < typename Actor >
Um}f7^fp^l do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
e Fh7#~m {
6Hbu7r*tm return do_while_actor < Actor > (act);
;,8 )%[ }
3CzF@t;5 } do_;
8`<e\g7- >.M>,m\ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
y2W|,=Vd 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
jme`Tyd 最后来说说怎么处理break和continue
#x qiGK 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。
Rk,'ujc 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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