一. 什么是Lambda
bOp% 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
P"]l/ 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,
"fUNrhCx axq~56"7E \u))1zRd EuImj#Zl class filler
}^j8< {
99CK [G public :
yPs6_Qo!p void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
c\&;Xr } ;
%[M0TE=J hw*u. 46 3IB9-wG 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:
h.KgHMV` `%"x'B`mM }xi?vAaTl #y[omla8 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
iA[o;D# (n7{?`Yid |5X59!
JL 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
!
Vlx $ #2<f 6 *N:0L,8
-$I30.# 二. 战前分析
DT)][V^w 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
PAtv#)h 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
lSO$Q]!9 <t*<SdAq>` udIm}jRA" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\Q1&w2mw /* --------------------------------------------- */
/!A"[Tyt vector < int *> vp( 10 );
r<Cr)%z! transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
hvNK"^\p /* --------------------------------------------- */
1#Hr{&2 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
}#%Ye CA? /* --------------------------------------------- */
IYXN}M.= int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
@:#J^CsM+' /* --------------------------------------------- */
*" C9F/R for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Il(o[Q>jJ3 /* --------------------------------------------- */
=Y6W
Qf for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
=T&<z_L V45adDiZ R8eBIJ/@_ fjl9* 看了之后,我们可以思考一些问题:
g,M-[o=Fk 1._1, _2是什么?
q5-i=lw 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。
)oz2V9X{ 2._1 = 1是在做什么?
Kg"eS`- 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。
&FT`z"^ 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。
Zv=pS
(9 T4"D&~3
3q Ak('4j!*}^ 三. 动工
x9a\~XL>a 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
s@7h oU-+ N[Ei%I SJMbYjn0J BG?>)]6 template < typename T >
uL1lB@G@ class assignment
CMOyK^(e {
3o?eUwI} T value;
yt5<J-m public :
1Q? RD%lkf assignment( const T & v) : value(v) {}
PsXCpyY!s template < typename T2 >
oQu>Qr{Zp T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
?Z?(ky! } ;
5|K[WvG@Co RJerx:] Cb+$|Kg/"b 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
\gPMYMd 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
UdM2!f tcv(<0 RO/(Ldh jaKW[@< class holder
7g+T {
Qg(;>ops public :
0!0e$!8l template < typename T >
:?g+\:`/0j assignment < T > operator = ( const T & t) const
!3k-' ),z& {
,h'Q return assignment < T > (t);
_u$DcA8B }
p!^K.P1 ' } ;
'r%(,=L M80Q6K Z.Z;p/4F 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
(&/4wI^M
wLqj<ot static holder _1;
ppvlU H5; Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Q*ELMib *9kg\# for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
s=jYQ5nv 而不用手动写一个函数对象。
vCJa%} ;)CN=J! : q%1Vi ;NdH]a{ 四. 问题分析
* BR#^Wt 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
IBJNs$ 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。
Er
j{_i?R? 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
F9K0 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
AmDOv4 下面我们可以对这几个问题进行分析。
a<r,LE ( s4W& 五. 问题1:一致性
Ul]7IUzsu 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?|
Pm)*zdZ8 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
CQ/+- -o wW\@^5 struct holder
L{F]uz_[x {
A"b31*_ //
zE$HHY2ovi template < typename T >
;2`6eyr T & operator ()( const T & r) const
+39uKOrZ {
7JQ4*RM return (T & )r;
~<VxtcEBz }
c8uw_6#r(D } ;
H6 x Bt@?l]Y 这样的话assignment也必须相应改动:
PL$XXj>|: Evm3Sm!S template < typename Left, typename Right >
TA*}p=?6?! class assignment
eu$VKLY* {
{u1|`=; Left l;
h092S |iY Right r;
$#D#ezvxe public :
$aJay]F assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
.p e3L7g template < typename T2 >
[}HPV+j=U T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
`f~bnL } ;
dR\yRC]I }a5TY("d9H 同时,holder的operator=也需要改动:
cK]n"6N[ Fik;hB template < typename T >
&M?b08 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
X(BxC<!D. {
"]]LQb$ return assignment < holder, T > ( * this , t);
i&6U5Va,G }
M]{~T7n- T>nH= 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。
iU 6,B 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
BE@(| U d9TTAaf return l(rhs) = r;
q6-o!>dLQ 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。
8/)\nV$0Y 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
N80ogio_Tk klQmo30i template < typename Tp >
Het"x class constant_t
SceHdx(] {
o#wly%i') const Tp t;
AH'c:w]~ public :
bskoi;)u constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
&K'*67h template < typename T >
P<&bAsje const Tp & operator ()( const T & r) const
t6+W {
yD& Y`f# return t;
\)uA:v }
D
)`(b } ;
OV;VsF HJg&fkHn1 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
\f4rA?+f 下面就可以修改holder的operator=了
=6ru%.8U, UJqh~s template < typename T >
m0^ "fMV assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
<\$"U5"` {
%JSRC<,a return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
*)w+xWmM3w }
Gf#l ^yr EQ^]W-gN 同时也要修改assignment的operator()
2C:u)}R7D P]^OSPRg template < typename T2 >
D%3$"4M7! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
@R`6jS_gK 现在代码看起来就很一致了。
[8Y7Q5Had `!N}u 六. 问题2:链式操作
^(+q1O' 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Go c*ugR 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
rAHP5dx: 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
&Cj~D$kDEu 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: z][I 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
o>(<:^x9 Hl%Og$q3 template < typename T >
dDl+ struct result_1
9[VYd ' {
4t =Kt typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
6|q"lS*$S } ;
^GM3nx$ y>t:flD* 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:
-E6av|c,F ~),%w*L template < typename T >
LvS5N)[ struct ref
;0kAm
Vy {
S) zw[m typedef T & reference;
T=pP } ;
p<dw C"z template < typename T >
+-;v+{ struct ref < T &>
r1IvA^X {
[g@qZ5I. typedef T & reference;
Lct_6? } ;
SbX^DAlB1 :kI[Pf!z 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
5s^vC2$) B0yGr\KJ template < typename T >
N9d^;6;i typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Q?j '4 {
Ygg+=@].@ return l(t) = r(t);
l[5** ?# }
r,IekFBs 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
j8e=],sQ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
S9l po_!z [V?HK_~ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
Y'P^]Q=}_# _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
UK^w;w2F _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
+|S)Mm8- +5 调用divide的对象返回一个add对象。
R6 ej 最后的布局是:
K%%Ow Add
w-)JCdS6Tb / \
VWdTnu Divide 5
]5*H/8Ke7 / \
7Tr '<(A _1 3
rLD1Cpeb,w 似乎一切都解决了?不。
<<qzZ+u 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
^|h_[> 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
h){ #dU+& OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
ZI$P Qz2i B(71I; template < typename Right >
}3Ke assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
g1F9IB42@< Right & rt) const
$ta"Ug.z {
~a7@O^q4 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Bf^K?:r"V }
mg70%=qM0f 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
2|exY>`w XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
.u7grC C 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
2HE<WI^#h 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
m#Z9wf] F 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
1GR|$E 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?
15|gG<- 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:
%T<c8w}dP yoq-H+< template < class Action >
.{;RJ:O class picker : public Action
<Cs9$J {
VWXyN public :
Gyi0SM6v5& picker( const Action & act) : Action(act) {}
60|m3|0o // all the operator overloaded
OHngpe4 } ;
]B&jMj~y& `tH F} 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。
+m}D.u*cp 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:
6x!iL\Y~ rf^IJY[ template < typename Right >
u[wDOw picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
W1M Bk[:Q {
HuA4eJ(2 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
'|tmmoY6a: }
Y.52`s6F SZxnYVY Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
$RRh}w\0^ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
LsMq&a-j2 bWCtRli} template < typename T > struct picker_maker
rP(;^8l" {
X"f] typedef picker < constant_t < T > > result;
0|\A5
eG } ;
SrMfd7H8f template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
'vZWkeo {
Zwtz )ZII typedef picker < T > result;
Fv^>^txh } ;
UY\E uA9 uqBV KE 下面总的结构就有了:
a|dn3R>vX functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
KpQ@cc picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
>IKIe picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
|mw3v> 至此链式操作完美实现。
7;#o?6!7 y]k{u\2A V1,4M _Z 七. 问题3
1q*=4O
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
-?)z@Lc Jd|E
4h~( template < typename T1, typename T2 >
ln09_Lr ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*M~BN}. {
B1U7z1< return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
sdQ"[`~2R }
]PH'G>x DL '{
rK 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
Uo:=-NNI ?j8_j template < typename T1, typename T2 >
NrcxuItkYn struct result_2
}SW>ysw'm {
Cj6$W5I m typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
u>03l(X6f } ;
n--s[Kdo8 2J6(TrQ 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?
Y)C!N$=@Q 这个差事就留给了holder自己。
0ol*!@? SivJaY% $viZ[Lu!m template < int Order >
? C6tYd class holder;
f5t/=/6>F template <>
c38ENf class holder < 1 >
@ql S #( {
$?|$uMIafp public :
Up1e4mNL template < typename T >
^#z* struct result_1
IKeO&]k {
C.VU"= - typedef T & result;
Zx%6pZ(. } ;
yT C+5_7 template < typename T1, typename T2 >
Wtj*Z.=: struct result_2
?Lquf&`vP {
8]% e[ typedef T1 & result;
`R_;n#3F0 } ;
<L<d_ template < typename T >
Nb/Z + typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
u'"]{.K>fb {
^[hx`Rh`t return (T & )r;
>B+!fi'SS> }
_h P7hhR template < typename T1, typename T2 >
43BqNQ0 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
2Afg.-7EP {
o+FDkqEN return (T1 & )r1;
!s[[X5 }
O g!SFg* } ;
:z%q09.) 6{?B`gm7g template <>
L<ET"&b;4 class holder < 2 >
A0gRX] {
C\gKJW^]y@ public :
'>#8
F. template < typename T >
OCbwV7q: struct result_1
Ox&]{ {
t,308Z typedef T & result;
)cBO_
} ;
18G=j@k7 template < typename T1, typename T2 >
%HcCe[d5l struct result_2
yuq2) {
wF$z ?L typedef T2 & result;
C?t!Uvs } ;
u\o~'Jz template < typename T >
trMwFpfu typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
$'93:9tg {
b_a6| return (T & )r;
?=V;5H. }
?dAy_|
zD template < typename T1, typename T2 >
V ^hR%*i' typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
w7QYWf' {
I)q"M]~ return (T2 & )r2;
i@#=Rxp }
jUd)|v+t } ;
ygYy [IZ -qdt$jIM ?OVje9 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> >。
j. mla 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
q:u,)6 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
aS, `{9bf)vP6 return l(i, j) = r(i, j);
w
L4P-4' 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
_[$,WuG1 1EA#c>I$ return ( int & )i;
>- U+o.o return ( int & )j;
U}DLzn|w 最后执行i = j;
3_ko=& B$ 可见,参数被正确的选择了。
V{n7KhN~Y! >Xw0i\G S9dXkd e@7UL|12 CI^s~M > 八. 中期总结
d8K|uEHVz 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:
;Pe=cc"@ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
U;t1 K 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 3Tqk^5 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
"D'"uMS`H aATNeAR F(|XJN }!V-FAL `\J,%J k5)a| 九. 简化
!wTrWD! 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。
Sm;@MI<@/ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
lN*beOj 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:
jc HyRR1R 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
5&qBG@Hw] +-*/&|^等
~bsdy2&/q 2. 返回引用。
izs=5 =,各种复合赋值等
8J:=@X^} 3. 返回固定类型。
b>Ea_3T/ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
d .%2QkL 4. 原样返回。
1)!2D?w operator,
\}W ! 5. 返回解引用的类型。
opTH6a operator*(单目)
X.ecA`0 6. 返回地址。
#n]K$k> operator&(单目)
N5zx# g 7. 下表访问返回类型。
2D/bMq operator[]
xxA^A 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
#4<=Ira5 operator<<和operator>>
u;+8Jg+xH/ Iw?*y.z| OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
_qk
yU )z 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
WyRSy-{U(} Vh>|F}%E template < typename Left >
udmLHc struct value_return
ZG-#YF.1 {
_0UE*l$t template < typename T >
&j,#5f( struct result_1
_D$1CaAYo {
m_.9PZ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
; tQ(l%! } ;
[w!T
c-_1tSh} template < typename T1, typename T2 >
e N v\ZR1 struct result_2
ix$
^1( {
<@[;IX`YN typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
LcB+L]( } ;
:{4C2qK> } ;
Y% JE}) g/}d> 6 JY@bD: 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
kR3wbA `NsQ&G 下面我们来剥离functor中的operator()
J%n#uUs 首先operator里面的代码全是下面的形式:
zliMG=6 Pm%5c\ef return l(t) op r(t)
;u[:J return l(t1, t2) op r(t1, t2)
;Yv{)@'Bc return op l(t)
`\|tXl. return op l(t1, t2)
'HJ+)[0X* return l(t) op
?PqkC&o[q return l(t1, t2) op
TspX7<6r return l(t)[r(t)]
k`&FyN^) return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
q*5L", &-{%G=5~e% 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:
[VqiF~o, 单目: return f(l(t), r(t));
egBk7@Ko return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
8)>T>-os 双目: return f(l(t));
}EYmz/nN return f(l(t1, t2));
t- TUP>_ 下面就是f的实现,以operator/为例
cvo+{u$s 0|J9Btbp struct meta_divide
)+|wrK:*v {
60]VOQku template < typename T1, typename T2 >
lNf );!}SM static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
UJQTArf {
(n8?+GCa return t1 / t2;
bCr
W'}:de }
2wnk~URj } ;
$y,KDR7^ G6qZ>-GiL 这个工作可以让宏来做:
.P7q)lj36h AZE%fOG<i #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
7w" !"W# template < typename T1, typename T2 > \
FyWf`XTO static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
`?.6}*4@_A 以后可以直接用
W1<*9O DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
|bSAn*6b 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
QIU%!9Y (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
5+!yXkE^e rPBsr<k#5 u{&=$[; 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
[%R?^*] ks("(
nU template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
t(V2 class unary_op : public Rettype
p/Q< VV {
wBg?-ji3< Left l;
~PQR_?1 public :
4[gbRn' unary_op( const Left & l) : l(l) {}
:Zkjtr.\ <dE~z] P template < typename T >
\Gk}Fer typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
lH`c&LL-=! {
>T*BEikC return FuncType::execute(l(t));
+PLJ }
[.Md_ sx;/xIU| template < typename T1, typename T2 >
## vP(M$ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
e 2NF. {
J Q*~le* return FuncType::execute(l(t1, t2));
ws,?ImA }
RrrlfF ms } ;
(zy|>u }id)~h_@ 9Z=hg[`]< 同样还可以申明一个binary_op
n#WOIweInf >YXb"g@. template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
.Wp(@l'Hd class binary_op : public Rettype
!,Gavt7f {
^/Yk*Ny Left l;
oNl-!W Right r;
K iXD1Zpz public :
k5bv57@ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Q2]7|C s2QgR37s> template < typename T >
!@Vj&>mH$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
imwn)]L R {
bT9:9LP return FuncType::execute(l(t), r(t));
H&F2[ j$T }
y,Bj,zw 'cQ`jWZQ template < typename T1, typename T2 >
,g?M[(wtc typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:mCGY9d4L {
{[NQD3=+F return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
_f "I%QTL }
c<cYX;O } ;
wV$V X wT;;B=u}G GO][`zZJ] 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
o!y<:CGL 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Cx(HsJ!, DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
]>sMu]biH 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。
"4smW>f:% 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
6~s{HI! 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。。。
@N>rOA 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
l{ fL~O 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)
AC fhy[, 下面是修改过的unary_op
>2mY% ZWx[@5 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
cY~lDLyB class unary_op
>i61+uzEd+ {
Cd p_niF Left l;
Pff-eT+~m GWj !n public :
+`m0i1uI3 &w%%^ +n
| unary_op( const Left & l) : l(l) {}
MD> E0p) (@\0P H0 template < typename T >
f'S 0" struct result_1
n=!5ha%#N {
&.0 wPyw typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Uf[Gs/!NV } ;
9x8Ai )@.ODW;` template < typename T1, typename T2 >
0b,{4DOD struct result_2
xxdxRy9/ {
1tpt433 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
)[t3-' } ;
'+S!>Lqb *nUa0Zg4q6 template < typename T1, typename T2 >
.M\0+,%/ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
! -gOqo {
VN@ZYSs return OpClass::execute(lt(t1, t2));
rIH+X2x }
VK4" 4Gy3s|{ template < typename T >
OPKmYzf@b typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1
7hXg"B {
MP 8s} return OpClass::execute(lt(t));
jB d9
$` }
(]<G)+* 'DH_ihZ } ;
sE(mK<{pk y {Mh ?H |:`gjl_Nf 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
X@B,w_b 好啦,现在才真正完美了。
jCt[I5"+z 现在在picker里面就可以这么添加了:
/lvH p
Aa%ks+1 template < typename Right >
VoUAFEcs picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
RK=YFE 0 {
\3z ^/F~ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
K:sC6|wG }
=CO#Q$ 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。
!1?Nc}T0Q& TWQ{,
B K fNR)
P1QGfp0-J noNL.%I 十. bind
JSiLG0 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。
'^M3g-C[Jg 先来分析一下一段例子
K<tkNWasQ (z<&PP E)l@uPA'1 int foo( int x, int y) { return x - y;}
uH!;4@uI bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
{mV,bg,}~ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
!ly]{DTmm 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。
r`/tb^ 我们来写个简单的。
=u`^QE 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
l4Y}<j\; 对于函数对象类的版本:
1Q$Z'E}SK@ )Ikx0vDFQ template < typename Func >
J;BG/VI1 struct functor_trait
F D6>[W {
<)(STo typedef typename Func::result_type result_type;
v0} .!u>Ww } ;
QFf lx 对于无参数函数的版本:
f8
M=P.jz 7uRXu>h template < typename Ret >
A5gdZZ'x struct functor_trait < Ret ( * )() >
'rdg {
TNC,{sM typedef Ret result_type;
5lC "10 } ;
"I]% aK0 对于单参数函数的版本:
5ff66CRw hzc2 c.gcF template < typename Ret, typename V1 >
EkqsE$52 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
9Kyr/6w4-k {
]7^YPFc+ typedef Ret result_type;
0Q5ua`U } ;
,Tyh._sa 对于双参数函数的版本:
,saf"Ed= _,;c2 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
?H3xE=<X struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
&`63"^y {
)vk$]<$ typedef Ret result_type;
}T+pd#> } ;
\^3\_T&6 等等。。。
z6R<*$4 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
?ei7jM", X(#G6KeZFZ template < typename Func >
O.*, e struct func_return
8\t~*@" {
;^FV template < typename T >
j4Cad struct result_1
70m}+R(` {
I/MYS5} typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
o$YL\ <qp } ;
A=|&N%lP' >9|/sH@W template < typename T1, typename T2 >
0*8[m+j1 struct result_2
.t0Q>:}&b {
#G^?4Za typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
bY;ah;< } ;
dGcG7*EX } ;
^'C1VQ% O6;7'
>e"CpbZ' 最后一个单参数binder就很容易写出来了
K9gfS V>] 6`{Y#2T template < typename Func, typename aPicker >
cyG3le& +G class binder_1
Je+z\eT!5< {
KyNv)=x4c Func fn;
}ruBbeQ aPicker pk;
$GYcZN& public :
IiIF4 pQ, 3j(GcR9 template < typename T >
3xh~xE struct result_1
Ylll4w62N {
M"#xjP. typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
c:4M|t= } ;
x(&o=Pu x\GCsVy template < typename T1, typename T2 >
p0UR5A>p struct result_2
`TOm.YZG {
: }v&TQ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
!iA0u } ;
kc\^xq~ [&y{z-D> binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
cWP34;NNM a8FC#kfq template < typename T >
sME3s- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B_anO{3$4 {
hdp;/Qz& return fn(pk(t));
NSUw7hnWvz }
AF>J8 V template < typename T1, typename T2 >
a1_7plg typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0p:FAvvNI {
\vXo~ _-& return fn(pk(t1, t2));
oEd+ }
(\>3FwFHW| } ;
9"KEHf! 61HU_!A8S nc!P
!M 一目了然不是么?
eYMp@Cx 最后实现bind
T$)&8"Xya $+!/=8R) H[UV]qO, template < typename Func, typename aPicker >
+1~Y2 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
W~z
2Q
so {
'.r_6X$7Jt return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
9aFu51 }
~oy=2Q<Z 3,=97Si= 2个以上参数的bind可以同理实现。
85+'9#~! 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。
z^j7wMQ -'r4@='6} 十一. phoenix
t<wjS|4 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
_o/LFLq U1}-]^\ for_each(v.begin(), v.end(),
dE~]%fUFy- (
mN?y\GB do_
awkPFA*c' [
y_boJ cout << _1 << " , "
E1 IT>_ ]
YEH /22 .while_( -- _1),
#m=TK7*v cout << var( " \n " )
n@xC?D:t* )
S-l<+O1fy );
;c p*] /.P9n9 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:
.}!"J`{W 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
_ p%=RIR operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
[qbZp1s|( 那么我们就照着这个思路来实现吧:
,Ta k', ZOJ<^t} WxLbf+0o template < typename Cond, typename Actor >
3,`I\>No class do_while
g>`
k9` {
Q*4{2oQ Cond cd;
Y;2WY0eq Actor act;
prtNfwJz1j public :
LCBP9Rftvd template < typename T >
|H-%F?<{ struct result_1
#uTNf78X {
Zp8\n: typedef int result_type;
W]Bc7JM]T+ } ;
]R%[cr tVfZ~qJ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
\LuaI u}I-#j)wap template < typename T >
`C pfQP&^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
NM
FgCL {
g0({$2Q7R do
2<$pai"yl {
rhff8C//' act(t);
lw+54lZX| }
{Kh^)oYdd while (cd(t));
pLYLHS`* return 0 ;
;|qbz]t2( }
aSse'
C<a } ;
v']Tusmg -@7?N6~qZx }H#C<:A 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
g'X{ 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。
9'5< b 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。
%CoO-1@C 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。
^8.s"4{ 下面就是产生这个functor的类:
K<wg-JgA u@]rR&h` kz0pX-@b template < typename Actor >
,#Pp_f< class do_while_actor
O0l1AX" {
`.i #3P Actor act;
d9iVuw0u< public :
vzX%x ul do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
g3|k- SA{noM template < typename Cond >
Xr."C(`w picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
q}PUwN6 } ;
4 :phq C5,\DdCX, /9b+I/xY" 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
|zbM$37?k 最后,是那个do_
/'4]"%i%3 ?`=
<*{_o o,rK8x class do_while_invoker
_U|rTil {
l&|Tb8_' public :
%MCJ%Ph template < typename Actor >
!c"EgP+ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
g-pEt# {
y@h
v#; return do_while_actor < Actor > (act);
&E]<KbVx }
(%j V[Q } do_;
/&Hl62Ak ZU$QwI8 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
C%#w1k 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
wG&Z7C b 最后来说说怎么处理break和continue
WN $KS"b6} 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
a8YFH$Xh 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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