一. 什么是Lambda
sK"9fU 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
?E9D Xg 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,
<W`#gn0b6 4\pWB90V j
,)P9V DbZ0e5 class filler
7R3fqU.Rq {
%*o8L6Hn public :
'qArf void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Bd^"=+c4 } ;
Fhv2V,nZ< T1`|~Z?g- C@Nv;;AlU 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:
K*IxUz( }m/RZP~= 2>]a) T/c<23i for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
WEa2E?* F$Ca;cP" c{>uqPTY 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
=?])['VaA "c(Sysl.L < AI;6/ [k[u*5hP|F 二. 战前分析
X53mzs 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
F(
Ak 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
'JZJFE7Z O1D6^3w h6%[q x< for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
K7e4_ZGI /* --------------------------------------------- */
B/J>9||g vector < int *> vp( 10 );
hH->%* transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
v!42DA) /* --------------------------------------------- */
ckjrk sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
,;<RW]r-P /* --------------------------------------------- */
.6m "'m0; int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
]WUC:6x /* --------------------------------------------- */
T*I?9d{k for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
*9 Q^5;y /* --------------------------------------------- */
[EY`am8[ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
nRb^<cZf c=[q(|+O! a`E*\O'd _Cy:]2o 看了之后,我们可以思考一些问题:
#5&jt@NS 1._1, _2是什么?
.fzu"XAPu 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
cBYfXI0` 2._1 = 1是在做什么?
'r} zY-FM` 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
3L_I[T$s 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。
?Pwx~[<1"" LF?P>
1%- Sd))vS^g 三. 动工
o5Y2vmz?9 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
F52B~@. T;\^#1 C}?0`!Cc% lFUWV)J\ template < typename T >
]h!`IX class assignment
NQ|xM"MqD {
3+xy4G@L T value;
+'#oz+ public :
b[@VYa assignment( const T & v) : value(v) {}
t` 8!AhOgc template < typename T2 >
}wwe}E-e T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
K"<*a"1I } ;
JR9$.fGJ (QB+%2v `@`1pOb 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
RGD]8mw 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
64j|}wJ$ hzY[
G: yg;_.4TpIO [m'CR 4(| class holder
"Vd_CO {
HFo-4" public :
+VU4s$w6 template < typename T >
u>.y:> assignment < T > operator = ( const T & t) const
0nW F {
99OD=pxQ return assignment < T > (t);
7Bz*r0 9S }
~VTs:h } ;
X6RQqen3: Uh|>Skic4 GZ}/leR 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:
Di Or{)a 6'OO-o static holder _1;
XidxNPz0^ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
#T~&]|{, F9XT
lA for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
!:fv>FEI9 而不用手动写一个函数对象。
Vf-5&S&9 Omag)U)IPh cs_}&!c{ Zv qn%K], 四. 问题分析
$T }Tz7( 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
vt]F U< 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
}Ia 0"J4 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
H5nS%D 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
!0 Q8iW: 下面我们可以对这几个问题进行分析。
xi'<y 8NimZ( 五. 问题1:一致性
lQ*eH10H 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
7w58L:)B. 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
TYjA:d9YH =qoRS0Qa struct holder
2H[)1|]l {
^uaFg`S //
0,FC
YTtj$ template < typename T >
Ie'P#e' T & operator ()( const T & r) const
o;`!kIQ {
QLbMPS return (T & )r;
;vO@m!h}U }
6~5$s1Yc } ;
'pP-rdx `1p 8C% 这样的话assignment也必须相应改动:
mVm4fHEYwU Rt=
X%[YL template < typename Left, typename Right >
J(h3]J/Yw class assignment
2HOe__Ns {
M?o{STt Left l;
9 Aivf+ Right r;
"dN< i public :
[{F%LRCo- assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
K6pw8 template < typename T2 >
V 2kWiyN T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
4/wwn6I}G } ;
Iao[Pyk WPY8C3XO 同时,holder的operator=也需要改动:
)teFS% %my template < typename T >
DBbc|I/[l assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
LXhaD[1Rb {
;; LuU<,$ return assignment < holder, T > ( * this , t);
aIGn9:\ }
_J"mR]I+ &?a.mh/8[[ 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。
QjukK6#W 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
(iDBhC;/B G8NRj9k? return l(rhs) = r;
z g]Drm 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。
zW'/2W. 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
kEK[\f VE ."JzDs template < typename Tp >
B1w0cS%%: class constant_t
!Q[}s#g {
SWoEt1w const Tp t;
bf98B4< public :
-h\@RC constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
'yT`ef template < typename T >
&|z544 const Tp & operator ()( const T & r) const
ag]*DsBt {
\8_V(lU
return t;
&,uC9$ }
{a4xF2 } ;
Pe,;MP\2 #1l7FT?q 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
5 LMj!)3 下面就可以修改holder的operator=了
!V(`ZH 75(W(V(q template < typename T >
YeIe\3x!N assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
nL;K|W {
cHn;}l!I return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Rrz'(KSDw }
U+!UL5k U2&HSE|2J 同时也要修改assignment的operator()
5`UJouHi O|(o8VS template < typename T2 >
T5{T[YdX< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
>40
GP#Vz 现在代码看起来就很一致了。
Gmgeve ||gEs/6- 六. 问题2:链式操作
IuKnM`X 现在让我们来看看如何处理链式操作。
K50t%yu#T] 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。
-,@bA @& 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。
G"f du(.@ 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。
W%zmD Hk~ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
qj;l,Kua {3SdX template < typename T >
1HXlHic struct result_1
)v-Cj_W5]" {
x#o?>5Qg? typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
;E2~L } ;
P7Z<0Dt\} T:)% P6/ 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$0U! RR'(9QJ$ template < typename T >
E~69^cd struct ref
)ys=+Pz {
s9:%s*$u typedef T & reference;
l)iv\j } ;
%30T{n: template < typename T >
V4oak!}? struct ref < T &>
d.b?!kn {
6o9sR)c
? typedef T & reference;
XL?Aw } ;
$OT}`Te~ E.4n}s 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
<q1'Li)_R k{qLkcOg= template < typename T >
d"p2Kx'*3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
@!-aR u {
_H/67dcz, return l(t) = r(t);
UJ9q-r }
dRM5urR6, 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
sk\_[p 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
"h`54}0 #
s,Y%
Bce 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
_p$"NNFN _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
HcDyD0;L. _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
t0I>5#*WU +5 调用divide的对象返回一个add对象。
S--/<a2 最后的布局是:
K#iK6)tS Add
#EEG>M*xB / \
s|BX>1 Divide 5
0\ZaMu # / \
wFn@\3%l` _1 3
^$ 8Vh=D 似乎一切都解决了?不。
`Q+i-y 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。
>9(7h&[Y 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。
&l?N:(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:
hq]xmM?& a$laRtId7 template < typename Right >
S]5VEn;pV assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
N!.kq4$. Right & rt) const
rSzQUn< {
L;4[ k;5 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
@\S]]oLn }
1Q0%7zRirI 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
;7wwY$PBH 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。
;!^ +N 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。
./';P<) 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。
pqkcf\ 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。
K`,nW6\ 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?
$dr27tse&< 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
V>1D1 XTIu(f|d_; template < class Action >
y @]8Ep class picker : public Action
9$:QLE+t {
-MQZiq7H4 public :
B-B?Ff> picker( const Action & act) : Action(act) {}
g"TPII$ // all the operator overloaded
:QxL 9&" } ;
+p8qsT#7 T-hU+(+hg 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。
9*7Hoi4Ji 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:
M"
xZz JTSq{NN template < typename Right >
d3\OHkM0^ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
`WraOsoY {
rSM$E return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
kQqBHA }
U)SM),bE[ XhQw+j~1. Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
z"G`o"4
V 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
NvEm,E\| r'Hy}HWuF template < typename T > struct picker_maker
mOwWg {
j` [#Ij typedef picker < constant_t < T > > result;
N8Rm}) } ;
L*kh?PS; template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
1}i&HIr!b {
;,Of\Efc| typedef picker < T > result;
5HWwl.D } ;
#Nu%] :;" aUHU' 下面总的结构就有了:
</K%i;l functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
j;1~=j]) picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
[]GthF picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
j CTQsV 至此链式操作完美实现。
_)HD4,` B"pFJ"XR L?Kz
P.(t+ 七. 问题3
xn%l 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
Qx6,>'Qk' }:,o Y< template < typename T1, typename T2 >
"R@$Wu53| ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m_{%tU;N {
BFzcoBu- return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
$[HcHnf }
3K=q)| x.0k%H 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
B[)
[fE VEFwqB1l template < typename T1, typename T2 >
*"|VNnB struct result_2
Q0
uP8I}n {
5Z4(J?n typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
|_hioMVz } ;
~ LJ>WA lpM>}0v 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
w^:V."}-$ 这个差事就留给了holder自己。
oTplxF1 ``2QOu 1 ~8KF<2c template < int Order >
i6!T`Kau class holder;
::3iXk) template <>
b0~H>cnA class holder < 1 >
Gvt;Q,hH {
y(aAp.S> public :
l|R<F;| template < typename T >
N$=(1`zM= struct result_1
;~'cITL {
dy2_@/T7 typedef T & result;
pmow[e } ;
+
d+ hvwEM template < typename T1, typename T2 >
Mp^OL7p^^ struct result_2
#{)r*"% {
pJ2:` f<; typedef T1 & result;
Z1)jRE2dl } ;
cuV8#:
i template < typename T >
F#!@}K8 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
=|qt!gY)Y {
LK
return (T & )r;
ei+9G, }
!]{1h
template < typename T1, typename T2 >
#f|NM7 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
'XZI{q2i {
A-Q{*{^# return (T1 & )r1;
.pB8=_e: }
6)uPM"cO } ;
KG4#BY&^ CN8@c!mB
template <>
3$96+A^M * class holder < 2 >
)JY_eG&2Dx {
^hl]s?"3 public :
g|v1qfK template < typename T >
BdE`p{ struct result_1
cKi^C {
sT[av typedef T & result;
E&s'uE=w+ } ;
4BduUH template < typename T1, typename T2 >
/A[oj2un struct result_2
*D09P% {
HX /GLnY/X typedef T2 & result;
|&0"N[t } ;
.%J?T5D template < typename T >
xnRp/I typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
(giTp@Tp {
I\Gp9w0f return (T & )r;
1a=9z'8V }
'Tru?y\ template < typename T1, typename T2 >
YP$*;l typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
23(E3:. {
mD ^qx0o< return (T2 & )r2;
%0~wtZH_! }
Q~b M } ;
iX>!ju'V kYI(<oTY~ zT4ulXN 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> >。
9znx1AsN 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
|=^#d\?]j 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
9pl_V
WrQ \:q e3Q return l(i, j) = r(i, j);
JXSqtk= 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
)v!lP pe8 zV_-rf return ( int & )i;
QNa}M{5>h return ( int & )j;
IioE<wS) 最后执行i = j;
HgSmAziv 可见,参数被正确的选择了。
>Xh(`^}SQ* )- 6s7 '4^V4i \@}$Wjsl O)RzNfI^`N 八. 中期总结
QS=$#Gp 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:
%.Tf u0M 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
{YKMQI^O/ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
R26tQbwE 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
$*v 20 !6tC[W` 8SCW.;0 PkCeV]`w Zs5I?R1e8 "$E!_ 九. 简化
SJ~I
r# 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。
=@Nv:1:r 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
b~haP.Cl: 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:
/c$Ht 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
EYx2IJ +-*/&|^等
]}l+ !NV< 2. 返回引用。
D
5 r =,各种复合赋值等
@;T#+! 3. 返回固定类型。
U:P3Z3Y% 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
d-N"m I- 4. 原样返回。
gh #w%g1g operator,
y~A7pzBZ= 5. 返回解引用的类型。
l-^XW?CfL operator*(单目)
NKUI! [ 6. 返回地址。
$vGEY7, operator&(单目)
iq^L~RW5e 7. 下表访问返回类型。
!^w\$cw& operator[]
6kF
uMtjc 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
dXo'#. operator<<和operator>>
\2<yZCn mN'9|`>V> 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。
w)m0Z4* 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
9-E>n) UQf>5g template < typename Left >
QV
H'06"{ struct value_return
s-N?Tzi {
9;v"bcQ template < typename T >
V+a%,sI struct result_1
*r?51*J {
+ $a:X typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Obc3^pV& } ;
Ae_ E;[mj ;gW|qb+#)j template < typename T1, typename T2 >
bq6{ty" struct result_2
e>zk3\D! {
X.AOp typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
!Ub?eJp } ;
]qza*ba } ;
=ci5&B? / ?[gB:s $9i5<16 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
XX[Wwt WJSHLy<a 下面我们来剥离functor中的operator()
s^t1PfP(, 首先operator里面的代码全是下面的形式:
&?g!}Ky \ wY
;8UN return l(t) op r(t)
*T2&$W|_a return l(t1, t2) op r(t1, t2)
yg[; return op l(t)
&|{,4V0%A return op l(t1, t2)
ty< tv|p return l(t) op
lPN< rgg return l(t1, t2) op
IM5^E#-g7 return l(t)[r(t)]
<[5$ {) return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
\HQb#f, *-!ndbf 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:
WfbNar[ 单目: return f(l(t), r(t));
W>|b98NPu return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
3Q~&xNf 双目: return f(l(t));
P_lcX;O return f(l(t1, t2));
>T*g'954xF 下面就是f的实现,以operator/为例
x[>_I1TJ k`~br249 struct meta_divide
b oOw
K? {
g~H?l3v template < typename T1, typename T2 >
<$ZT]p T static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
G~tOCp="p {
i|,A1c"* return t1 / t2;
_>m*`:Wb }
|M/
\'pOe } ;
PZhZK
VZx OK J%M]< 这个工作可以让宏来做:
{uM{5GSL ;_\ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
pbvEIa-Y4 template < typename T1, typename T2 > \
5)v^
cR?& static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
gwz _b 以后可以直接用
Qn3+bF4 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
;,})VoC\! 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
%dU'$) (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。。。)
=+=|{l?F RH4n0=2 DJ[#H 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
U(]5U^ ,$qs9b~ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
:(p
rx
class unary_op : public Rettype
r=||sZs {
rtF6Lg Left l;
<r`Jn49 public :
>~>[}d;glw unary_op( const Left & l) : l(l) {}
lKwT5ma7 n rB27 template < typename T >
RF2XJJ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_r|ytQ) {
!skiD}zd1 return FuncType::execute(l(t));
BrcXn@tl }
BXv)zE=j d1La7|43u template < typename T1, typename T2 >
Aq]'.J=4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~JPzjE {
i@^`~vj return FuncType::execute(l(t1, t2));
<0
idG }
oNsx Fi: } ;
PW<wjf,rQ J<* Mk g):jZU]b 同样还可以申明一个binary_op
(a!,) D"f(nVEr template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
4H=sD
t class binary_op : public Rettype
"wC5hj] {
f4I9H0d;! Left l;
HbSx}bM_9 Right r;
H
7F~+Q-} public :
o5XUDDi binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
uPv?Hq 0_pwY=P template < typename T >
ZDmk<}A-U typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
R.`J"J0/~ {
H&IP>8Dk return FuncType::execute(l(t), r(t));
qWRMwvN{ }
FOG+[v L [M8[~Hy template < typename T1, typename T2 >
{$:13AnK typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"FIx^ {
Ph{+uI return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
D?F5o^e"h< }
2`U&,,-Mf } ;
V\hct$ 7Vm 13kb~'+&r z))[Lg 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
7uNI 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
be#"517 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
^!Jm/- 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。
<Pt\)"JA 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
s9bP6N!, 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。。。
GnaVI 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
cS7!,XC 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)
.Awq( 下面是修改过的unary_op
!I/kz }N@ S
IK{GWX template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
/n7,B} class unary_op
Jz0S2& {
KptLeb:Om Left l;
@+#p:sE += ~}PF public :
;_&L^)~P$ &L~rq)r/& unary_op( const Left & l) : l(l) {}
?.ihWbW_ qW >J-,61/ template < typename T >
#[yl;1) struct result_1
obolDha {
E_rC"_Zte typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
C8q-gP[ } ;
8!>pFVNJf 6D(m8 template < typename T1, typename T2 >
,sl.:C 4 struct result_2
6
74X)hB {
Qf]!K6eR typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
rWqA)j*! } ;
m/nn}+*C $?{zV$r1 template < typename T1, typename T2 >
CI'5JOqP typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E/;YhFb[ {
lM,:c.R return OpClass::execute(lt(t1, t2));
ksp':2d} }
N&.p\T&t TaT&x_v^~a template < typename T >
nCB3d[/B typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*?fBmq[j {
1<|I[EI return OpClass::execute(lt(t));
P[i/o# }
P@?CQvMx ':$a6f &T } ;
X5[sw;rk rRel\8 V= PoQ9d 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
^]gl#&"D 好啦,现在才真正完美了。
{'kL]qLg 现在在picker里面就可以这么添加了:
pBkPn+@ =^v Ub template < typename Right >
3)\qts5 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
_4Pi> {
Hefqzu return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
{!h[@f4 }
>,vuC4v- 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
.R5z>:A j(JI$ E}2[Pb)e h+(s/o?\ Xii#Qtd. 十. bind
IA` 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。
b@hoH)<9E 先来分析一下一段例子
|D:0BATRP ')cu/ Z9I./s9 int foo( int x, int y) { return x - y;}
q'tT)IgD bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
iX p8u** bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
]S ,GHPEN 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。
-NeF6 我们来写个简单的。
E !M+37/ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
EMbsKG 对于函数对象类的版本:
C:{'0m*jKs K%B i8d template < typename Func >
XZGyh X7 struct functor_trait
&ii
=$4"R {
^pa).B.`T typedef typename Func::result_type result_type;
_Hk`e}} } ;
jN0v<_PJED 对于无参数函数的版本:
w2L)f,X $h9!"f[|j template < typename Ret >
"o^zOU struct functor_trait < Ret ( * )() >
[~wcHE {
dM$S|,H typedef Ret result_type;
M(f'qFY=K } ;
QNFrkel 对于单参数函数的版本:
VuW19-G r_m&Jl@4 template < typename Ret, typename V1 >
[:qX3"B struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
jo~vOu {
qFk(UazN typedef Ret result_type;
is$d<Y&F } ;
m<4Lo0?nS 对于双参数函数的版本:
ZxWV,s&p L6.R?4B template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
/o2eKx struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
."O(Ig[ {
,e,{6Sg6gl typedef Ret result_type;
)Be;Zw.| } ;
\Y$NGB=2[ 等等。。。
J:a^'' 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
] W_T(C* 9'M_t Mm5 template < typename Func >
I j /J struct func_return
=g:\R$lQ {
jg(A_V template < typename T >
->(B:Cz struct result_1
zqkmsFH{ {
{PKER$C typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
y(A"g3^= } ;
o%a$m9I 3'wBX template < typename T1, typename T2 >
p:jrqjLp struct result_2
mfvQ]tz_+ {
D[mYrWHpn typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
jI%yi-<; } ;
gNeCnf#Xa } ;
rgCId@R eMwf'*# a4yU[KK 最后一个单参数binder就很容易写出来了
NO1PGen s5HbuyR^ template < typename Func, typename aPicker >
7^F?key? class binder_1
/<@tbZJ*8 {
!IS,[ Func fn;
vhC"f* aPicker pk;
?m6E@.{ public :
]2jnY&a5 G r)+O template < typename T >
Z6p>R;9n struct result_1
I(.XK ucU {
sAb|]Q(( typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
H;6V } ;
o>YRKb 2-4%h! template < typename T1, typename T2 >
oaHBz_pg struct result_2
~EBZlTN {
0U<9=[~q7@ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
uD"Voh|]= } ;
=ZQIpc IYWD_}_
$ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
A{QS+fa/ Jj!T7f*-GX template < typename T >
3-05y!vbcE typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+vP1DXtj( {
w%ForDB>P return fn(pk(t));
D+V^nCcx% }
8Y9mB#X template < typename T1, typename T2 >
7"NUof?i typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7j
Q`i;L}Y {
E=y#~W return fn(pk(t1, t2));
M@8(h= }
}Y[.h=X } ;
6= vv u((b {9)f~EbM! 一目了然不是么?
=k'dbcfO$9 最后实现bind
D|xSO~M5 pnD#RvmW2e .f}I$ "2 template < typename Func, typename aPicker >
EQ28pAZ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
bke 1 F
' {
iG;6e~p return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
x~W&a*WNT }
()rDM@ |
8AH_Fk 2个以上参数的bind可以同理实现。
pO^
6p% 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。
(<ejJPWT vq{:=:5'P 十一. phoenix
R1nctA: Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
8wBns)wy @ vn8Ez6<27 for_each(v.begin(), v.end(),
qRUz;M4 (
yoH6g?!O do_
4avM:h [
X#J[Nn> cout << _1 << " , "
eRGip2^cq+ ]
cX*^PSM .while_( -- _1),
u^ T2 cout << var( " \n " )
T:si?7CR )
. "R
2^` );
W46sKD;\^W d;
M&X!Y 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:
=Rui 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
M! s&<Bi operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
?0.+DB
$ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
xkX,
l{6 o5)U3U1| A`@we template < typename Cond, typename Actor >
f.,-KIiF class do_while
9+L!
A {
Q/< $ (Y Cond cd;
)P$
IXA\ Actor act;
3}H94H)]a public :
!u^(<.xJ
template < typename T >
k8h$#@^ struct result_1
? 0%lB=qQ {
39OZZaWL typedef int result_type;
*P_TG"^{W } ;
-X |G 43/|[ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
x>t:&Y M Y A;S'dxY template < typename T >
;a68>5Lm* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
y"7?]#$9/ {
k\EMO\je do
?J>^X-z {
5!?><{k=% act(t);
6Up,B=sX0 }
w_9:gprf while (cd(t));
5SDHZ?h return 0 ;
j"c"sF\q }
u~G,=n } ;
d=xweU< m86w{b$8 p<$z!|7m 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
8(BLS{-"< 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。
Q<"zpwHR 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。
f$P pFSY4 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
wZ*m 下面就是产生这个functor的类:
vXyaOZ A }dl@ ;'nu9FU*O template < typename Actor >
?bbguwo~F class do_while_actor
5:O"T {
gllXJM^ - Actor act;
= uOFaZ4 public :
0`_Gj{:L do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
75{QBlf<
W$,c]/u| template < typename Cond >
[/#;u*n picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
z7J#1q~:yY } ;
[*,`a]z-Q 27;*6/>, b-ZvEDCR 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
/VJ[1o^ 最后,是那个do_
1MOQ/N2BR iA=9Lel J7S class do_while_invoker
+f|u5c {
+`\C_i- public :
8on2BC2 template < typename Actor >
p7|~x@q+ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
:U?Kwv8 s {
Q~uj:A]n< return do_while_actor < Actor > (act);
G:f]z;Xdp }
H]YPMG< } do_;
]{dg"J "Sl";. 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
3 bGpK9M~ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
2c}>}A 4 最后来说说怎么处理break和continue
MA"DP7e?v 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。
M7En%sBp 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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