一. 什么是Lambda
%XoiVlT@: 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
rIu$pZO 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
N06OvU2>xU #64-~NVL_ (pCrmyB F Q7T'G![ class filler
u=?.}Pj {
Q4!_>YZ public :
=9boya,> void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
z2_*%S@ } ;
.B]MpmpK IS{wtuA. c%2QZ C 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
~Z?TFg
j@U]'5EVB ^Y>F|;M# [P=Jw:E for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
2~1SQ.Q<RY ll<Xz((o ^w@%cVh 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
*yt=_Q FxtQXu-g F|o:W75 iohop(LZ 二. 战前分析
T@:Wp4>69 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
9~5uaP$S 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
jrlVvzZ ~ Ei $nV RK'\C\gMDu for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
9N%We|L,c /* --------------------------------------------- */
n.`($yR_ vector < int *> vp( 10 );
h-#6av: transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
p$NQyS5C"S /* --------------------------------------------- */
hOu3 bA sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
:0j?oY~e /* --------------------------------------------- */
,.83m%i int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
LqoB 10Kc\ /* --------------------------------------------- */
jk; clwyz/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
+,TRfP
Fb /* --------------------------------------------- */
85 |OGtt for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
U0
Yll4E (cAIvgI h5{'Q$Erl 1MP~dRZ$ 看了之后,我们可以思考一些问题:
[LjT*bi 1._1, _2是什么?
L%*!`TN 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。
hYT0l$Ng 2._1 = 1是在做什么?
szZr4y<8|1 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
e#L8X
{f Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
SIF/-{i(X [fya)} @Q
]=\N: 三. 动工
yYIf5S`V] 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
L3u&/Tn2 dUeN*Nq&(, BOb">6C JgKO|VO template < typename T >
@w#-aGJO class assignment
q1$N>;& {
p*R;hU T value;
}{K)
4M public :
Fh?gNSWq6 assignment( const T & v) : value(v) {}
??-[eB. template < typename T2 >
W+aP}rZm: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
67JA=,EE } ;
(^8Y|:Tz ~ drS} V P_dCR 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
u<7/0;D#+ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
}l(&}#dY Gv!2f ~NrG`
D} =t#llgi~ class holder
~9a<0Mc? {
I+%[d^, public :
x*/tyZg6 template < typename T >
&=@IzmA assignment < T > operator = ( const T & t) const
\+oQd=K@ {
$B2J
T9 return assignment < T > (t);
o8V5w!+# }
?(' wn< } ;
GfxZ'VIn fa
jGZyd0: tzWSA-Li 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
.;y.]Z/; Z,
zWuE3 static holder _1;
#vz7y(v Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Go`vfm"S e8>}) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
A2I9R;} 而不用手动写一个函数对象。
1E[J%Rh\l ,uSMQS-O'4 9Z@hPX3. Gvt G(u~ 四. 问题分析
}Sm(]y 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
s[RAHU 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
dc+>m,3$ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
2.`\ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Fd%#78UEo} 下面我们可以对这几个问题进行分析。
{g'(~ qv c?(4t67| 五. 问题1:一致性
OZb-:!m* 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?|
a5dLQxb 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
-P(efYk jnkR}wAA struct holder
!hA-_ {
h"[AOfTE$ //
MD}w Y><C template < typename T >
f&NgS+<K$ T & operator ()( const T & r) const
pxA? {
A9KET$i@v return (T & )r;
.Yamc#A- }
>2y':fO } ;
5N#aXG^9 A]_7}<<N 这样的话assignment也必须相应改动:
NlA,'`, 2jA {SY- template < typename Left, typename Right >
5c@,bIl * class assignment
>2Y=*K,: {
]{;gw<T Left l;
3H'sHuK"X Right r;
KaLzg5is public :
Z\(q@3 C assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
-vAC"8)S template < typename T2 >
j"8ZM{aO T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
SpIv#? } ;
<v"R.< z{%<<pZ 同时,holder的operator=也需要改动:
@f_Lp%K W-$Z(Z
XL template < typename T >
")1:F> assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
*l(7D(# {
WJ]T\DI return assignment < holder, T > ( * this , t);
*[Imn\hu }
`Y0%cXi3 m;$b'pT 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。
,5P0S0*{ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
[CTnXb '9%\; return l(rhs) = r;
k`cfG\;r 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。
^L,K& Jd 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
=bAx,,D# ]"pVj6O template < typename Tp >
+X\FBvP& class constant_t
dUD[e,? {
vJLK,[ const Tp t;
s2a{>II6 public :
{Ea
b
j constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
xf'V{9* template < typename T >
5p,RI&nlN const Tp & operator ()( const T & r) const
W Tcw4 {
;_XFo&@ return t;
K,tQ!kk }
;gD})@ } ;
%6t:(z av(6wht8 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Ml`:UrU 下面就可以修改holder的operator=了
e_^26^{q cQjv$$&6[ template < typename T >
+Z,;,5'5G assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
'"52uZ{ {
QDZWX`qw{ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
m%0p\Y-/ }
I<DL=V 7:e{;iG 同时也要修改assignment的operator()
ynp 8rf YByLoM* template < typename T2 >
+l42Awl>K T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
.S EdY: 现在代码看起来就很一致了。
l&[O ),_@WW;k 六. 问题2:链式操作
q#~ (/ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
&L3M] 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。
]|#+zx|/D 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。
"BAK !N$9 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
RCJ|P~* 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
IM*y|UHt g/4[N{Xf template < typename T >
T%+#xl struct result_1
D2#ZpFp"h {
V( }:=eK typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
oE6tauQn } ;
S*pGMuui Xa[.3=bV? 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
)Dms @ 8(q$ template < typename T >
A]*}HZ, struct ref
fT|.@%"vc {
Od,=mO*.Q typedef T & reference;
"%)qRe } ;
K&u_R
template < typename T >
.C%<P"=J4h struct ref < T &>
aNsBcov3O {
7lTC{7C57 typedef T & reference;
&{5,:%PXw } ;
]dVGUG8 'I|v[G$l 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
cx,+k]9D 39c2pV[ template < typename T >
g_E$=j92v typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
_=>He=v/ {
P-[-pi@ return l(t) = r(t);
I]|Pq }
u$z`
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
&md`$a/ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
OHN _ RIR\']WN 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
x%=si[P _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
q$L%36u~/ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
'$Dn +5 调用divide的对象返回一个add对象。
2B1q*`6R 最后的布局是:
P.se'z)E Add
rE7G{WII / \
rCEyQ)R_} Divide 5
!"AvY y9 / \
h#I>M`| _1 3
TJd)K$O> 似乎一切都解决了?不。
.D~;u-%|F 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
fy1|$d{' 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。
Mc
lkEfn 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:
]2A^1Del S)(.,x template < typename Right >
+ /G2fhE assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
{L971W_L Right & rt) const
2YL?,uLS {
+bxYGD return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
KRbvj }
c2SO3g\"i 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
>dXGee>'M 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。
e)IzQ7Zex 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。
2y\E[j A 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。
rw[ph[\X 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。
d7^}tM 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?
yZ7&b&2nLn 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:
(y'hyJo Yu/ID!`Z template < class Action >
krxo"WgD class picker : public Action
OG~gFZr)6 {
u2I*-K public :
YpHg&|Fr picker( const Action & act) : Action(act) {}
@)+AaC#- // all the operator overloaded
1q\\5A<V } ;
>gQ>1Bwvi uh_RGM& 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。
*tFHM &a 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:
`cn#B
BV 2ACCh4(/P template < typename Right >
k8yEdi` picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Eh`7X=Z7E {
Ufj`euY return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
,^r9n[M4M }
)iX~}7 o#)C^xlQ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
'c&Ed 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。
T.F!+ *U- 4Sy template < typename T > struct picker_maker
.<?GS{6
N {
CT@ jZtg0 typedef picker < constant_t < T > > result;
8,Z_{R#| } ;
Tb}4wLu template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Rh2+=N<X {
OKZV{Gja typedef picker < T > result;
PNhe } ;
GMx&y2. Z ;>hO+Wo 下面总的结构就有了:
`RT>}_j 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。
iXkF1r]i 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。
&AMl:@p9 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
urc|
D0n 至此链式操作完美实现。
+QavYqPF A QU+mo G't$Qx,IC 七. 问题3
f)rq%N & 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
o|^3J{3G S7 2+d%$ template < typename T1, typename T2 >
YaqR[F ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k}CVQ@nd {
@IKYh{j4 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
ja'T+!k }
,,.QfUj/& FXCMR\BsQ 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:
7"D",1h P[-E@0h)-t template < typename T1, typename T2 >
{W`%g^Z|H struct result_2
_ye |Y {
/N+dQe typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
@7c?xQVd$ } ;
mIvx1_[ "{+QW 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?
#MkTkm&r 这个差事就留给了holder自己。
N% B>M7-= wu6;.xTLl Paq4 template < int Order >
g-k|>-h class holder;
nAato\mM template <>
j_[tu!~ class holder < 1 >
+E+p"7 {
rKc9b<Ir public :
s^TZXCyF o template < typename T >
FGJ1dBLr struct result_1
'BxX0 {
AN m
d! typedef T & result;
>uB?rGcM } ;
CW K7wZM template < typename T1, typename T2 >
]A`n(
"% struct result_2
iyE7V_O T {
Q*cf( typedef T1 & result;
<=&`ZH } ;
gg/-k;@ Rf template < typename T >
iVr J Q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
jd"@t*ZV {
cZ*@$%_ return (T & )r;
U>SShpmZA }
T Z@]:e:"b template < typename T1, typename T2 >
7z,C}-q typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
G_tCmu\ {
nW:C/{n2tG return (T1 & )r1;
!F-w3
] }
[DOckf oZx } ;
'oVx#w^mf n&/
` template <>
DfD&)tsMQ class holder < 2 >
N>1em!AS {
e>OoyDZ@R public :
UDFDJm$ template < typename T >
Z\rwO>3 struct result_1
4"ZP 'I; {
LOYk9m typedef T & result;
G!##X: 6' } ;
C.P*#_R template < typename T1, typename T2 >
MjRHA^b struct result_2
pllGB6X {
d1T!+I typedef T2 & result;
4at?(B+ } ;
DCa^
u'f template < typename T >
9=tIz typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
d-ko
^Y0 {
G*MUO#_iuh return (T & )r;
{Xy5pfW
Q }
4_lrg|X1 template < typename T1, typename T2 >
1I6px$^E\ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
r;2^#6/Z {
RB\uK
1+ return (T2 & )r2;
:OZrH<SW }
_f,C[C[e& } ;
djZqc5t S hWJ72c ^76]0`gS 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
re<{
> 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
="H%6S4' 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
|Ez>J+uye( Z{d^- return l(i, j) = r(i, j);
ajT*/L!0_ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
.P]+? %& @mBQ?;qlK return ( int & )i;
>U>(`r* return ( int & )j;
gD?l-RT> 最后执行i = j;
uW{l(}0N 可见,参数被正确的选择了。
.<FH>NW) sP~<*U.7 j$:~Rek 00y!K
m_D w9imKVry 八. 中期总结
*^4"5X@ 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:
eByz-,{P 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
e*C(q~PQ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
_H%c;z+ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
gf@:R'$:+ *fxG?}YT @. l@\4m T -2t.Xs aXYY:; Y.UFbrv 九. 简化
'H!Uh]! 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
BU_nh+dF 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
AT3Mlz~7# 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
tNI^@xdim1 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
8nJpp +-*/&|^等
dn3y\ 2. 返回引用。
m(!FHPvN =,各种复合赋值等
Fxz"DZY6 3. 返回固定类型。
fr3d 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
L2z[ 4. 原样返回。
SnfYT)Ph operator,
\2$|Ei7 5. 返回解引用的类型。
\8cx6 G' operator*(单目)
w@E3ZL^ 6. 返回地址。
niyV8v operator&(单目)
tWRC$ 7. 下表访问返回类型。
9A=,E& operator[]
4HlQ&2O%# 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
M2Qr(K| operator<<和operator>>
D@.6>:;il 0e4{{zQx 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。
}Y\%RA 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
EQM{ T8g$uFo template < typename Left >
i.m^/0! struct value_return
5;EvNu {
,O(hMI85] template < typename T >
=,M5KDk` struct result_1
*]X'( /b_ {
lo+A%\1 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
:F?C)F } ;
%h@EP[\ &8lZNv8;(p template < typename T1, typename T2 >
e"<OELA struct result_2
VPo".BvG6 {
,zjv7$L typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
":ue-=&M } ;
MTn{d } ;
(<9u-HF# ]=BB# [W&T(%(W- 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
4r}51 N\ ?@86P|19 下面我们来剥离functor中的operator()
;Y, y 4{H3 首先operator里面的代码全是下面的形式:
~DwpoeYX XL^GZ return l(t) op r(t)
<5051UEu return l(t1, t2) op r(t1, t2)
(LCfUI6; return op l(t)
})%{AfDRF return op l(t1, t2)
JZx[W&]zT return l(t) op
upmx $H> return l(t1, t2) op
&D<y X~ return l(t)[r(t)]
y9ZvV0 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
!a\^Sk
/ 75lA%|
*X 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
N!}f}oF 单目: return f(l(t), r(t));
>(<f 0 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
*.[.
{qG( 双目: return f(l(t));
J&_n9$ return f(l(t1, t2));
Pq$n5fZC! 下面就是f的实现,以operator/为例
1% ` Rs
?r4>" [ struct meta_divide
=3P)q" {
%|oym.-I6
template < typename T1, typename T2 >
At;LO9T3z static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
0y\Z9+G: {
i%?* @uj return t1 / t2;
YmG("z }
$`8wJf9@w } ;
{qVZNXDn LS[]=Mk@1 这个工作可以让宏来做:
h(DTa QT}tvm@PMq #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
HzsdHH(J template < typename T1, typename T2 > \
.%-8 t{dt static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
c+ie8Q! 以后可以直接用
ueNS='+m DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
*un^u-; 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
u3D)M%e (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
H5an%kU|j sLk-x\P]| \;Weizq5 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
lOp`m8_= 8@R|Km5h template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Fr-SvsNFB class unary_op : public Rettype
7tp36 TE {
3so%gvY.' Left l;
l]SX@zTb public :
* 4
n) unary_op( const Left & l) : l(l) {}
>\8+:oS^ K
8O|?x] template < typename T >
/dHF6yW typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/bmN\I {
a+QpM*n7Lq return FuncType::execute(l(t));
!,PWb3S }
LP=)~K< q^nVN# template < typename T1, typename T2 >
W,u:gzmhw typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j8gdlIx {
zuCSj~ return FuncType::execute(l(t1, t2));
,!9zrYi} }
,zc(t<|-y } ;
\M-OC5fQv O/LXdz0B 2an f$^[ 同样还可以申明一个binary_op
<VE@DBWyl~ dRMx[7jVA template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
:Dp0?&_ class binary_op : public Rettype
F'Z,]b'st3 {
\2z>?i) Left l;
lhJ'bYI Right r;
uAk.@nfiEv public :
?7A>+EY binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
a q-~B~c`g *1"+%Z^ template < typename T >
=~gvZV-< typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a'T;x`b8U, {
dr"1s-D4IQ return FuncType::execute(l(t), r(t));
x1a:u }
/wv0i3_e
<3
uNl template < typename T1, typename T2 >
'%;m?t%q typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nt<]d\o0 {
vQ.R{!",> return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
EM_d8o)`B }
gM]:Ma } ;
Y-9I3?ar MK*r+xfSae Q{/Ef[(a@ 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
TqQ[_RKg2 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Ort(AfW DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
p<%d2@lp 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。
_0I@xQj- 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
!IR6
,A\ 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。。。
@VI@fN 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
"M0z(NkH 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)
qgB_=Q#E 下面是修改过的unary_op
9H~n_ -g<oS9 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
n+p }\msH class unary_op
<ZW-QN4 {
XP}<N&j Left l;
~M$Wd2Th kGJC\{N5N public :
}B^tL$k >GuM]qn unary_op( const Left & l) : l(l) {}
dWW.Y*339 QWU-m{@~& template < typename T >
O&&~NXI\ struct result_1
3U}%2ARo_ {
HKe K<V typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
BLFdHB.$T } ;
=|9!vzG4 3$/IC@+ template < typename T1, typename T2 >
d_CT$ struct result_2
MOC/KNb {
YZ7.1`8 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
A(X KyEx } ;
j1Ezf=N6` 4z)]@:`}z template < typename T1, typename T2 >
ABkl%m6xf typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"jCu6Rj d {
h`KU\X )A return OpClass::execute(lt(t1, t2));
<naz+QK' }
[B3RfCV{ 0"#HJA44 template < typename T >
.]Z"C&"N] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|?9HU~B {
L.IlBjD return OpClass::execute(lt(t));
! P4*+')M }
2zpr~cB= $Q0n } ;
31)&vf[[ P2Y^d#jO t,'<gI 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
h];I{crh 好啦,现在才真正完美了。
cCX*D_kCB 现在在picker里面就可以这么添加了:
wY}@'pzX s^SJY{ template < typename Right >
]^]wP]R_ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
kVL.PY\K {
}WV:erg` return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
pk~WrqK} }
V.Mry`9- 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。
TC"<g QW"! (`K MQ4KdqgP $!DpjN %)wjR/o 十. bind
\v/[6&|X0s 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。
Ss`LLq0LO 先来分析一下一段例子
_f{{( 7 T0
{L q: r*Xuj= int foo( int x, int y) { return x - y;}
28nFRr bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
SAz bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
~K=b\xc^ 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。
Mp]rUPK 我们来写个简单的。
pJ{Y
lS{ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
W>LR\]Ti@ 对于函数对象类的版本:
D,6:EV"sa .^g p? template < typename Func >
'PHl$f*k struct functor_trait
+h$
9\ {
cnLro typedef typename Func::result_type result_type;
3CJwj } ;
#/]nxW.S 对于无参数函数的版本:
;Xw~D_uv d'2A,B~_* template < typename Ret >
~5g ~;f[4 struct functor_trait < Ret ( * )() >
saAF+H/= {
YS ][n_ typedef Ret result_type;
qWw=8Bq } ;
o(HbGHIP 对于单参数函数的版本:
j<x_ &1 W%J\qA template < typename Ret, typename V1 >
(#'>(t(4 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
NO3/rJ6- {
j#6.Gq typedef Ret result_type;
9VT;ep } ;
xkn;,`t^lJ 对于双参数函数的版本:
v2?ZQeHr_( h$*!8=M template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Ls%MGs9PI struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
w(rE`IgW {
6nQq typedef Ret result_type;
+q oRP2 } ;
n| ;Im&, 等等。。。
_g.{MTQ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
f5r0\7y0 @.C2LIb template < typename Func >
% `3jL7| struct func_return
xfQ1T)F3g {
[vgtc.V template < typename T >
wj+*E6o-n struct result_1
$^P0F9~0 {
ZW}_DT0 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
l,8##7 } ;
MPV5P^@X #F#%`Rv1 template < typename T1, typename T2 >
nK,w]{<wG! struct result_2
hQi2U {
}*-@!wc-N typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
>/|*DI-HJ } ;
Uv.)?YeGh } ;
nlYNN/@" OCUr{Nh ..qCPlK; 最后一个单参数binder就很容易写出来了
YMgNzu G?ZXWu. template < typename Func, typename aPicker >
;fJ.8C class binder_1
8RX&k {
uS-|wYE Func fn;
2?5>o!C aPicker pk;
q@qsp&0/ public :
/ouPg=+Nl e!Hh s/&!T template < typename T >
_^;Z~/. struct result_1
:
'c&,oLY {
xmG<]WF>E typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
G#CXs:1pd+ } ;
NgwbQ7) s>en template < typename T1, typename T2 >
/mMV{[ struct result_2
:svqE+2 {
^"g~- typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
OPi0~s } ;
$Y;RKe9 +%&yJ4- binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
~zgGa:uU 7"##]m. template < typename T >
@oNXZRg6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0erNc'e {
U(Zq= M return fn(pk(t));
9z0p5)]n> }
Z.WW(C. template < typename T1, typename T2 >
>Q/Dk7 # typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
VQs5"K" {
[e
q&C_|D return fn(pk(t1, t2));
GeqPRah }
>7FHo-H/T } ;
u y+pP!< /{[o~:'p mR~&)QBP. 一目了然不是么?
[Zrr)8A 最后实现bind
*#2h/Q. j+!v}*I![ 9ati`-y2 template < typename Func, typename aPicker >
B[}6-2<>?C picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
H.;Q+A,8^ {
\!(zrfP{( return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
E@\e$?*X }
LscGTs, 5s XXM 2个以上参数的bind可以同理实现。
O<I- 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。
lFkR=!?= 7,MR*TO, 十一. phoenix
s*4dxnS_8 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
\^LFkp <$YlH@;)`a for_each(v.begin(), v.end(),
Lr+$_ t}r (
D=$)n_F do_
#z(]xI)" [
;|RTx cout << _1 << " , "
Q/?$x*\> ]
[K Qi.u .while_( -- _1),
$xqa{L%B cout << var( " \n " )
LP-o8c )
uNyVf7u );
ni<(K
0~ ~,Qp^"rlW 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
E$e5^G9 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
Zfw,7am/ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
*Ly6`HZ9 那么我们就照着这个思路来实现吧:
5(2;|I,T F{wzB y}
'@R$ template < typename Cond, typename Actor >
l}h!B_P' class do_while
JC"z&ka {
eE Kf|I Cond cd;
K:M8h{Ua Actor act;
=D(j)<9$A public :
WxDh;*am: template < typename T >
AX INThJ struct result_1
]|@^1we {
l] vm=7: typedef int result_type;
_aphkeqd } ;
xk5]^yDp #Y!a6h+ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
VUc%4U{Cti ("@!>|H template < typename T >
}\f0 A- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<b.D& {
#Z #-Ht do
X2_=agEP {
}ZI7J act(t);
Ef\-VKh }
hPh-+Hb while (cd(t));
s~>}a return 0 ;
x;S @bY }
S/ *E,))m } ;
gUlo]!$ [^)g%|W OI*H,Z" 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
G*m0\ 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。
dr(*T 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。
m 5.Zu. 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。
"%_+-C<L4 下面就是产生这个functor的类:
Xvv6~ }k0_5S "Q0@/bYq template < typename Actor >
EnR}IY&sI class do_while_actor
_t$sgz& {
1\Xw3prH
Actor act;
pmM9,6P4@ public :
Z;i:]( do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Dv"9qk sK{e*[I>W template < typename Cond >
9x8fhAy}4 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
5R-6ji } ;
b
6p|q_e 0[`^\Mv4y Y73C5.dNcE 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
:h$$J
lP 最后,是那个do_
_w{Qtj~s| !VJoM,b8 Wzh`or class do_while_invoker
1x)J[fyId {
sx%[=g+<2( public :
D-c4EV template < typename Actor >
#R"*c
hLV do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
p ?!/+ {
xAr\gu return do_while_actor < Actor > (act);
8mMQ[#0:} }
Uly ue } do_;
=&]L00u. ^ c<Ve'- 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Wri<h:1 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
bsX[UF 最后来说说怎么处理break和continue
53D]3 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。
DrR@n~ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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