一. 什么是Lambda
$+w -r#, 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
q4KYC!b 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
a(K^/BT ]= 9^wS j.g9O]pi iR{*XE
class filler
MY z\ R
\ {
j<-YK4.t public :
?`=r@ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
^r^) &] } ;
O`'r:W 1y6{3AZm< Q|nGY:98 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
hv9k9i7@l f26hB;n JrwR:_+| y(=$z/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
pytF
K)U aF:|MTC(~ K`twbTU 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
FSkz[D_} McRfEF\ ~|=goHmm[ @x/D8HK2 二. 战前分析
L%0G >2x 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。
Hge0$6l 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
hH=}<@z 1zJ)x? {Nny.@P)H for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
8G|kKpX /* --------------------------------------------- */
= ^_4u%} vector < int *> vp( 10 );
</)HcRj'e transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
M%1wT9 /* --------------------------------------------- */
"1>48Z-UC sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
}:4b_-&Q5 /* --------------------------------------------- */
^n<o,K4\} int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
T8-,t];i /* --------------------------------------------- */
-gy@sSfvkv for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
K_CE.8G&{ /* --------------------------------------------- */
4{Af 3N for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
qI5`:PH%n ^z}$'<D9 M}xyW"yp C *U,$8j|} 看了之后,我们可以思考一些问题:
3YJa3fflK 1._1, _2是什么?
q#t&\M.U 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
)XoIb[s" 2._1 = 1是在做什么?
xPorlX)zW 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
f|'8~C5I@> Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
@0U={qX .u$o^; z! F4
:#okt 三. 动工
FR? \H"'x 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
2H2Yxe7? - nypG >}6V=r3[+ y6N }R template < typename T >
hSF4-Vvb class assignment
_!Ir|j.A {
;A;FR3=) T value;
"vN~7% public :
hYEUiQ assignment( const T & v) : value(v) {}
.GOF0puiM template < typename T2 >
&ub0t9R T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
@w5x;uB|%G } ;
]U)Yg [7@9wa1v! bz\-%$^k 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
)lDmYt7me 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
F*j0o
+B5 Ee 15Y$1 (bo-JOOdY( CKr5L class holder
dE]yb|Ld {
k;xIo(: public :
x{#W84 template < typename T >
k{-#2Qz assignment < T > operator = ( const T & t) const
QeNN*@
='i {
k*uLjU return assignment < T > (t);
#/LU@+ }
+/4wioGm } ;
:*dfP/GO &_W~d0 n|AV7c 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
`T(T]^C98 ?Oyps7hXx static holder _1;
vG'I|OWg Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
b&\f 8xZ {'$+?V"& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
rs+
["h 而不用手动写一个函数对象。
q>Kzl/~c.P Hh{pp ^ t?;\' gvu1 四. 问题分析
WI}cXXUKm0 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。
caXSt2|' 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。
&$8YW]1M 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
~zph,bk 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
6&s"
"J)3 下面我们可以对这几个问题进行分析。
/+ Q3JS( l7vxTj@(- 五. 问题1:一致性
tiQeON-Q_ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
QP:|D_k 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
5}NTqN0@ ;?.w!|6 struct holder
32x[6"T {
hG8<@ //
lNba[;_ template < typename T >
bK#SxV T & operator ()( const T & r) const
GW\66$| {
J`xCd/G return (T & )r;
w~wg[d }
"'v^X!" } ;
T3,}CK#O L. DD 这样的话assignment也必须相应改动:
+\)a p cT(=pMt8> template < typename Left, typename Right >
KuJNKuHa. class assignment
:jr`}Z%;y {
+Hkr\ Left l;
5Vj O:> Right r;
$~)YI/b public :
W@FSQ8b>$m assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
0AD8X+M{P template < typename T2 >
^\C Fke= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
gi #dSd1\& } ;
I#PhzGC@ $L"h|>b\o 同时,holder的operator=也需要改动:
(C.<H6]= kcG_ n template < typename T >
iOJ5KXrAO assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
7^W(e s {
UAe8Ct=YJ return assignment < holder, T > ( * this , t);
IaT\ymm` }
Pmdf:?B Q:U>nm>xA 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
hI 1or4V 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
\dJOZ2J<z TX).*%f[r return l(rhs) = r;
N~~
sM"n 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
hMnm> 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
;b_l/T( ?Sr7c|a2 template < typename Tp >
,)M/mG?, class constant_t
@UQ421Z` {
]\m>N]P] const Tp t;
qPoN 8>. public :
bCqTubbx!t constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
L30$ template < typename T >
xO&qo8* const Tp & operator ()( const T & r) const
" 6ScVa5) {
.,F`*JVFq return t;
vEw8<<cgg }
M@+Pq/f: } ;
mI'&!@WG -car>hQq 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
s
w{e | 下面就可以修改holder的operator=了
EhAaaG {"c`k4R template < typename T >
c8LMvL assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Vw]!Kb7tA {
eY[kUMo return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
j]C}S*`" }
'P)c'uqd# X& mD/1 同时也要修改assignment的operator()
H3LuRGe&2 HZqk)sN template < typename T2 >
gY!?JZC-0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
{5]c\_. 现在代码看起来就很一致了。
72 ZoN<c h"7~`!"~ 六. 问题2:链式操作
XK&G `cJ[ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
-2'1KAk-W 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。
q_cP<2`@V 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。
1my1m 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。
8SA"
bH: 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
+o?;7 n8tw8o%&[ template < typename T >
+Fb+dU struct result_1
RM;Uq>l {
/@B2-.w typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
WK0:3q(P } ;
6MNr H :b]
\* 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:
u+^KP>rM( 0S96x}]J B template < typename T >
q%LjOPE
V struct ref
Xdf4%/Op {
hn~btu9h typedef T & reference;
N\|BaZ%>| } ;
V!l?FOSZ template < typename T >
4n"6<cO5q struct ref < T &>
6-z(34&N {
)"Z6Q5k^ typedef T & reference;
Kq5i8L=u } ;
i+F*vTM2, /24}>oAH 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
/>N# PF vVP.9( template < typename T >
yi:}UlO typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
l(W?]{C[% {
>qs/o$+t} return l(t) = r(t);
1R;@v3 }
O>'tag 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
(%OZ `?` 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
"j&'R#$&d n
=WH=:& 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
mfG m>U _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
H32o7]lT _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
9c%CCZ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
\t5_V)P 最后的布局是:
!9.FI{W Add
Ii&p v / \
{,u})U2 Divide 5
*nYg-) / \
"7'P Lo3O _1 3
s/B_ 似乎一切都解决了?不。
:d pwr9) 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。
!FD d5CS 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。
I,<?Kv 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:
684|Uuf7 R$+p4@?S template < typename Right >
}LeS3\+UHl assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
,`02fMOLc Right & rt) const
*{P/3yH {
lXZ*Pb<j return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
^Ua6.RH8 }
4$WR8 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
?O3d Sxi 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。
<nb%$2r1 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
K8Q3~bMf 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
P@f#DX
) 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
"}wO<O6[ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
v K[%cA" 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
Ctn
4q'Q z:$ibk4#h template < class Action >
)P>/g* class picker : public Action
}Z{FPW.QK {
#4lIna%VX public :
{z\K!=X/ picker( const Action & act) : Action(act) {}
lZuH:AH // all the operator overloaded
rwVp}H G
} ;
reNf?7G+m [sjkm+
? 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。
% P Ex 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:
EZN!3y| m g8l6bh$} template < typename Right >
H%X F~tF: picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
l?
U!rFRq` {
E3l*_b0 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
":vEWp+g }
+wJ!zab` awwSgy Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
d$n31F 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。
ZOMYo] NPrLM5 template < typename T > struct picker_maker
<e?Eva%t` {
8Y.9%@ typedef picker < constant_t < T > > result;
M2N8?Ycv3 } ;
HFI0\*xn( template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
g&85L$
{
KN[;z2i typedef picker < T > result;
!yxqOT- } ;
~bCA8 C l,vBjl h 下面总的结构就有了:
R"9wVM;*c 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。
vy*-"=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。
D%nd7
| picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
gFKJbjT| 至此链式操作完美实现。
M:{Aq&. S,nELV~! (S?Y3l| 七. 问题3
5QLK 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。
as!a!1 Qj;{Z*l%+ template < typename T1, typename T2 >
{x.0Yh7 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nvT@'y+ {
)t"-#$,@ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
IlB8~{p_ }
g+4y^x(X@1 P3: t
4^ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
Hj|&P/jY]* 4&;iORw&E4 template < typename T1, typename T2 >
BhzD V struct result_2
<y] 67:"<v {
QcW8A ,\q typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
3_Xu3hNH! } ;
>>,G3/Zd* F{!pii5O9 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
No} U[u.O 这个差事就留给了holder自己。
z__?k Y |Z<\k x n)98NSVDbT template < int Order >
,`Y$}"M4 class holder;
>*8V]{f9 template <>
jt on \9 class holder < 1 >
ESIP+ {
U`i5B;k}- public :
+q'1P}e template < typename T >
xNf}f 9l struct result_1
a
@2fJ} {
B(++*#T!^m typedef T & result;
H{vKk } ;
lQHF=Jex template < typename T1, typename T2 >
LWT\1# struct result_2
L|T?,^ {
Rbf6/C typedef T1 & result;
32<D9_ } ;
;_e9v, template < typename T >
#~|k EGt typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
P,{Q k~iu {
PY.K_(D return (T & )r;
hOUH1m. }
'UIFP#GtFO template < typename T1, typename T2 >
*G>
x07S)~ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
#@$80eFq {
*uhQP47B return (T1 & )r1;
p35=CX`T. }
5'I+%66?h$ } ;
Giv,%3' ],pB:= template <>
^w\22 Q class holder < 2 >
#f2k*8"eAF {
8m?(* [[ public :
B#Ybdp ; template < typename T >
bTc>-e, struct result_1
FnA Kfh( {
6M*z`B{hV typedef T & result;
q>.7VN[
vE } ;
d#rr7O template < typename T1, typename T2 >
fd&Fn=! struct result_2
q()o|V {
iY,C0=n5Y typedef T2 & result;
pT]hPuC } ;
G+8)a$?v template < typename T >
E+@Q
u "W
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
mvEhP{w {
j2MA['{ return (T & )r;
O8@65URKx }
0Idek template < typename T1, typename T2 >
]`&_!T typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
bE
!SW2:M {
SKL 4U5D{ return (T2 & )r2;
@|anu&Hm }
Y,)(Q } ;
Xfq`k/ W yS
W$zA, ZL6HD n! 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> >。
wf\"&xwh? 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
qPq]%G*{ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
[<RhaZz NZB*;U~t return l(i, j) = r(i, j);
]!B0= XP 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
!E 5FU *s 4^L;]v,|7 return ( int & )i;
[Km{6L& return ( int & )j;
Dt:
Q$ 最后执行i = j;
pux IJ 可见,参数被正确的选择了。
rFg$7 o72r `2 Vke<; k- */;7Uv7 ;'n%\*+fHH 八. 中期总结
=GX5T(P8k 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
q`c!!Lg 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
6dIPgie3w 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
3CoZ2 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
##rkyd P51M?3&=l R5uG.Oj-2 bw P=f. %;'~TtW5 j&d5tgLB 九. 简化
, _e[P 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
M}\h?s 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
kK[4uQQ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
Pao^>rj 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
> <YU'>% +-*/&|^等
@|b-X? ` 2. 返回引用。
eP-|3$ =,各种复合赋值等
|UXSUP
@s 3. 返回固定类型。
`}Zqmfs 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
5qz,FKx5 4. 原样返回。
mJUM#ry operator,
<1|[=$w 5. 返回解引用的类型。
Tx;a2:6\[ operator*(单目)
7?Wte&C];p 6. 返回地址。
..)J6L5l operator&(单目)
$l]:2!R 7. 下表访问返回类型。
qIi
\[Ugh operator[]
k H.dtg_ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
r:g\ operator<<和operator>>
f$C{Z9_SX EqW~K@ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
L
kK
*. 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Ul}RT xJ DSU8jnrL template < typename Left >
vE:*{G;Y struct value_return
keAoJeG,J {
EQm{qc; template < typename T >
&: Q'X struct result_1
a^R?w|zCX {
cpdESc9W typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
W8d-4')| } ;
_Si=Jp][ ?})A-$f ~ template < typename T1, typename T2 >
i>Q!5 struct result_2
,s[%,ep` {
ukiWNF/ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
aK_5@8+ZD } ;
wMW<lT=; } ;
0g?)j- :$k*y%Z*N& hne@I1 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
N:lfKI {kpF etXt? 下面我们来剥离functor中的operator()
z?o8h
N\ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
X8)k'h 4IeCb? return l(t) op r(t)
=)Xj[NNRT return l(t1, t2) op r(t1, t2)
g:Hj1!' return op l(t)
~:DL{ZeEb return op l(t1, t2)
xKUL}>8 return l(t) op
6
VEB2F return l(t1, t2) op
n28JWkK8 return l(t)[r(t)]
[dJ!JT/X{ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
rwP#Yj[BK+ Ob$``31{s 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:
w(oK 单目: return f(l(t), r(t));
WNyW1?" return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
!VGG2N8 双目: return f(l(t));
IoDT return f(l(t1, t2));
r: K1PO 下面就是f的实现,以operator/为例
}+@9[Q
L MAek856 struct meta_divide
X1@DI_ {
FLi'}C template < typename T1, typename T2 >
yK*vn]} static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
_S r}3 {
Geq]wv8 return t1 / t2;
l2
.S^S }
`2.c=,S{ } ;
1VJ${\H] p D<w@2K 这个工作可以让宏来做:
$.`o
ER"69zQg|2 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
p'jc=bL E template < typename T1, typename T2 > \
=5|7S&{ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
p<fCGU 以后可以直接用
[IYVrT&C' DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
2"ax*MQH<^ 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
NqD]p{>Y (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。。。)
$k~TVm
Yex CFbNv9GZj c-+NWC 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
}A3/( =D1 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
_p )NZ7yC class unary_op : public Rettype
v=llg ^ {
@v)Z>xv Left l;
Gx C+lqH# public :
[^hW>O=@TN unary_op( const Left & l) : l(l) {}
xM jn=\} @|
z _&E template < typename T >
~gI%lORqN typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
NEq_!!/sF {
h^3gYL7O6 return FuncType::execute(l(t));
'< Zm>L& }
h:4(Gm; }*:3] template < typename T1, typename T2 >
'/>Mr!H# typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Wiis<^) {
+CSpL2@ return FuncType::execute(l(t1, t2));
o~LJ+m6-) }
]_s3<&R } ;
]1
f^ SxSI a/J<(sak~X :c*"Dx'D 同样还可以申明一个binary_op
2-4N)q &_L@hsm template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Ju+3} class binary_op : public Rettype
|*bUcS<S {
tq
L(H25z Left l;
}_+XN"}C Right r;
!*#9b public :
^'X
I%fEf binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
MLDzWZ~}ef =KPmZ ,/w template < typename T >
a#p+.)Wm typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,.)wCZ,wca {
Z)rW>I
return FuncType::execute(l(t), r(t));
Ks.b).fH }
](r}`u%}y Hx#YN*\.M template < typename T1, typename T2 >
qTuR[( typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Mq>
4! {
b31$i 5{ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
w.m8SvS&b }
BE?]P?r? } ;
o5Oig -E7mt`:d Z
'5itN^ 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
YSnh2 Bq 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
J9T2 p\5 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
7@c!4hmrU 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。
Myc-lCE 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
P+CV4;Xz 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。。。
rNN>tpZ} 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Jm4uj&}3 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
Y'/6T]a 下面是修改过的unary_op
\[G'cE ifn=De3+ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
YmljHQP class unary_op
O nXo0PV/( {
o#m31*o Left l;
{it.F4. D6ZHvY8R public :
MdBmq/[O oG,>Pk unary_op( const Left & l) : l(l) {}
O,%UNjx9K mE~WE+lw9 template < typename T >
y [Vd*8 struct result_1
+<E#_)}`D6 {
P'~`2W0sz typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
>2#<gp3 } ;
er3Mvw 6))":<J template < typename T1, typename T2 >
D.Ke struct result_2
~n
'A1 {
I0
t#{i typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
HI5NWdfRl } ;
!S?Fz] $yO B- template < typename T1, typename T2 >
t24`*' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Qa2h#0j {
!oz{XWE return OpClass::execute(lt(t1, t2));
UBd+,]"f }
0AM_D >fH FVXsu!R template < typename T >
uEgR>X> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
? 2}%Rb39 {
H;`F}qQ3 return OpClass::execute(lt(t));
l,|Llb }
CPZ{ Z
`F[0- } ;
Fo3*PcUv *~8F.cx O?vh]o 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
Z}O]pm>=G 好啦,现在才真正完美了。
=z}PR1X! 现在在picker里面就可以这么添加了:
S257+ K9 O>)eir7
template < typename Right >
5AT^puL]] picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
s9C^Cy^su {
0H_Ai=G return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
+s#%\:Y M }
P(PBOB97 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
x(c+~4:_M SGKAx<U &YIL As^8A
%lj5Olj s_ZPo6p 十. bind
~ZafTCa; 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
wH"9N+82M 先来分析一下一段例子
8L[+$g` yu_PZ"l \]>821r int foo( int x, int y) { return x - y;}
/Am9w$_T[ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
rl.K{Uad bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
| V(sCF 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
M8H hjoo 我们来写个简单的。
]I*RuDv} 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
]*NYuEgc 对于函数对象类的版本:
i&DbZ=n2 7 2$S'O%,0 template < typename Func >
1V,@uY)s struct functor_trait
fDr$Wcd~ {
7#JnQ|
] typedef typename Func::result_type result_type;
#JYl%=#, } ;
@>2]zMFf 对于无参数函数的版本:
:s_o'8z7L "e-z2G@z template < typename Ret >
knO
X5UnS struct functor_trait < Ret ( * )() >
gb,ZN^3<- {
ltOS()[X typedef Ret result_type;
g:uVl;> } ;
P 0\`4Cr! 对于单参数函数的版本:
!$n@:W/ bofI0f}5. template < typename Ret, typename V1 >
TqJ @l struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
<HnJD/g {
O n0!>-b, typedef Ret result_type;
,?LE5] } ;
+~=a$xA[C 对于双参数函数的版本:
jA"}\^%3 qz-
tXc, template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
NioqJG?p struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
h`U-{VIrqi {
7bYwh8 typedef Ret result_type;
JOuy_n } ;
nHRsr x 等等。。。
{5VJprTbv 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
i>S@C@~ *Y85evq template < typename Func >
09McUR@ struct func_return
1*A^v {
bF9.k template < typename T >
&Sb)a struct result_1
zgFL/a< {
oY ~q^Y typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
]6(%tU } ;
yoGG[l2k>s l|+$4 Nb2 template < typename T1, typename T2 >
O+&;,R: struct result_2
wHbmK {
r]6+&K typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
a)lCp } ;
j f4<LmR } ;
\i?bt0 bM 2RZa} wMkHx3XD 最后一个单参数binder就很容易写出来了
V|A)f@ Fs I3
6@x`f template < typename Func, typename aPicker >
5ppr;QaB class binder_1
,i6U* {
QcWg Func fn;
@@@}FV& aPicker pk;
ms3" public :
7x.j:{2 yVVyWte, template < typename T >
8nZ_. struct result_1
3` IR
^ {
!hJ!ck]M typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
7/M[T\c } ;
/w?zO,! KHP/Y{mH template < typename T1, typename T2 >
!L+b{ struct result_2
~_0XG0oA {
2iKteJ@h) typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
}!xc@ } ;
6 _V1s1F gs+nJ+b binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
1
jLQij !d 4DTo
template < typename T >
cY+fZ= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
TP| ogF? {
A;X3z-[[ return fn(pk(t));
d lAb`ne }
l?b*T#uIk template < typename T1, typename T2 >
'_Q';T_n99 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)Ko~6.:5H {
z(,j)". return fn(pk(t1, t2));
+P+h$gQ }
Lo}T%0"G } ;
rR^o G/~b(V;> ^:$ShbX"P 一目了然不是么?
cxQ %tL+S& 最后实现bind
XFWE^*e=B @-0mE_$[ OI0@lSAo< template < typename Func, typename aPicker >
'b" 7Lzp2 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
w('}QB`xad {
Za?BpV~ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
>bI\pJ }
`*0VN(gf' UdcV<# 2个以上参数的bind可以同理实现。
P}=n^*8(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。
<}.!G>X 45BpZ~- 十一. phoenix
+_ 8BJ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
3xRn 9*~";{O.Oa for_each(v.begin(), v.end(),
*yHz#u' (
R4 b!?}d do_
jq#`cay! [
DGTE#?'( cout << _1 << " , "
7'8G,|&:* ]
74NL)|M .while_( -- _1),
PYNY1|3 cout << var( " \n " )
vo:h"ti )
*6][[)( );
*T}c{/ 6)ysiAH? 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:
Jw;G_dQ[ 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
eC<?g operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
S&&QU# 那么我们就照着这个思路来实现吧:
kZ6:=l 1:yil9.\* #y"LFoJn template < typename Cond, typename Actor >
UCj<FN ` class do_while
YuHXm3[ {
`|&0j4(Pg Cond cd;
@o1#J`rv Actor act;
z[vu-f9 public :
gw">xt5 template < typename T >
M17+F?27M struct result_1
/V2yLHm {
Ps(oxj7 typedef int result_type;
fGA#0/_` } ;
y"8,j m Xwu&K8q21 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
_V8;dv8 -glGOTk template < typename T >
I!(BwYd typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ttB>PTg# {
Q t>|TGz do
uK#2vgT {
u] G act(t);
)p#L "r^) }
wi%ls8F while (cd(t));
XL; WU8> return 0 ;
!,Cbb } }
A@Zqh<,Ud } ;
e]dFNunFq0 Nw"?~"bo ;;C2t&( 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
uvR l`"Y 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。
*c%{b3T_ 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。
oLq N 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。
'6g-]rE[ 下面就是产生这个functor的类:
M$!-B,1BX {KK/mAp{ {:\LFB_ template < typename Actor >
Chad}zU` class do_while_actor
C7AD1rl {
{61Y; Actor act;
8}AWU public :
=HV${+K=~ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
0`v-pL0| #Jp|Cb<qx template < typename Cond >
n{{"+;oR picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
rXBCM } ;
JrX. f Nq6;
z)$ !&.-{ _$ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
P1^|r} 最后,是那个do_
3xdJ<Lrq Q Wc^}#!! $-jj%kS class do_while_invoker
\hEIQjfi {
qu'D"0 public :
bI(8Um6m template < typename Actor >
XWNo)#_3 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
2AMb-&po&f {
QctzIC#;k return do_while_actor < Actor > (act);
8\C][ y }
_ShWCU-~Z } do_;
DSq?|H @,2,(=l*C 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
2}*8( 32 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
xoGrXt9& 最后来说说怎么处理break和continue
]O~$|Wk 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。
;n|%W,b- 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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