一. 什么是Lambda
J%4HNW*p 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
u'@Ely 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,
^@ UjQ9[> =[(%n94 &9h n49s3|#)G class filler
f)tc 4iV {
t/LgHb:) public :
7sN0`7 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
`Y\QUj } ;
1OPfRDn.bk 8g5.7{ky [Ye5Y? 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:
~D!ESe*= (qk5f`O F25<+1kr sVD([`Nmc for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
i -V0Lm/ -t b;igv aZ/yCS7 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
*C/KM;& fSC.+,qk `g8tq </hR!Sb] 二. 战前分析
O &\<F T5 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。
jQIV2TY[ 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
[5pn@o 4`G=q^GL, L3>4t: 8 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(o{)>D /* --------------------------------------------- */
-~]^5aa5n vector < int *> vp( 10 );
4i96UvkZ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
_pW'n=}R /* --------------------------------------------- */
@_uFX!; sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
V"U~Q=`K /* --------------------------------------------- */
`NoCH[$!+ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
q\G{]dz?R /* --------------------------------------------- */
j>g9\i0O1 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
+9}' s{ /* --------------------------------------------- */
`~KAk for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
wJr/FE7c ~{Ua92zV9 (77Dif0)' "#J}A0 看了之后,我们可以思考一些问题:
^1vq{/ X 1._1, _2是什么?
Vg) ^| 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。
6<Be#Y]b 2._1 = 1是在做什么?
h?3f5G*&H 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。
zlN+edgY#, 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。
T)O]:v 9Iy[E,j ILIRI[7( 三. 动工
;q^,[(8 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
=/f74s
t MSFNw /^8t'Jjd, $$/S8LmmK template < typename T >
@>Biyb class assignment
I>8Bc {
?/^VOj4& T value;
C!I\Gh public :
L;kyAX@^ assignment( const T & v) : value(v) {}
f3\w99\o template < typename T2 >
ar=hx+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
\J\vp0[nO} } ;
UFJEs[?+Te _4g}kL02. s>V*=#L 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Z^C!RSQ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
cRPr9LfD@ <,#rtVO$ 5@""_n&FV yW'BrTw
class holder
%{c2lyw {
$t%" Tr public :
N/`g?B[ template < typename T >
o(BYT9|.kw assignment < T > operator = ( const T & t) const
p$&_fzb {
~91uk3ST? return assignment < T > (t);
;9
R40qi }
Rf&^th}TH } ;
>E{#HPpBi N n:m+ZDo^ FUH*]U 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
Pm'.,?" $d5&~I static holder _1;
]q@rGD85K Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
QZ_nQ3K )bF)RLZ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
,[+ZjAyG}# 而不用手动写一个函数对象。
9?v) \q|e8k4p p3i
qW,[@ P2s^=J0@ 四. 问题分析
K1CMLX]m 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
sz){uOI 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
q|m#IVc 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
)GQD*b 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
ntd
":BKi 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Nj"_sA
p W"#j7p`d 五. 问题1:一致性
'Sm/t/g"| 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
*T1L)Cp 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
9$}+-Z k B$lkl\C struct holder
WllCcD1 {
Y>c5:F; //
m^(E:6T template < typename T >
zhD`\&G. T & operator ()( const T & r) const
GhaAvyN {
j>0SE
return (T & )r;
Fvcq^uZ }
>V77X+! } ;
,5%aP% V1AEjh 这样的话assignment也必须相应改动:
.l" _K rQAbN6 template < typename Left, typename Right >
M}{n6T6B class assignment
4?*`: {
\Mh4X`<e Left l;
_,Io(QS Right r;
gb ^UFD L public :
!'c6 Hs assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
%t(, *; template < typename T2 >
H znI R T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
qugPs(uQ } ;
-bIpmp? GNj/jU<o! 同时,holder的operator=也需要改动:
'ocwXyP, c9/
'i template < typename T >
=[O<.'aG- assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
FeincZ!M {
"fX8xZdS return assignment < holder, T > ( * this , t);
:ok!,QN }
Z\oAE<$ J/H#d')c 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。
bE%mgaOh 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
X.W#=$;$: ^.B `Z{Jb return l(rhs) = r;
"J0Oa? 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。
B_6v'=7] 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
kKI!B`j=
6='_+{
template < typename Tp >
z;Gbqr?{{ class constant_t
7m@^=w {
zrWq!F*-V\ const Tp t;
K{7S public :
)x5$io
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
"m\UqQGX template < typename T >
3IRRFIiO const Tp & operator ()( const T & r) const
cC(ubUR {
FK/ro91L return t;
b{ubp }
S|Ij q3 } ;
4YB7og%P 2TevdyI 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
S]e~)IgO 下面就可以修改holder的operator=了
+A&IxsTq5= Rqd %#v template < typename T >
a)yNXn8E_ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
a5Acqa {
Dk.9&9mz return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
lpX p)r+ }
j)SgB7Q au9Wo<mR 同时也要修改assignment的operator()
"ZK5P&d *<h template < typename T2 >
[F9KC^%S T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
N!4xP.Ps 现在代码看起来就很一致了。
FZ'>LZ PY3Vu]zD 六. 问题2:链式操作
\c@qtIc 现在让我们来看看如何处理链式操作。
c`N`xU+z 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
]$`s}BN 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。
{D_4~heF 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。
* y"GgI 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Ar{=gENn vNwSZ{JBd template < typename T >
\t~u
:D struct result_1
S0o,)`ZB {
\gk3w,B?E typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
]FnrbQ| } ;
7 +W?Qo 9@&Z`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:
1Qc(<gM QW"6] template < typename T >
e|+;j}^C struct ref
H ]N/Y{ {
m3v*,~ typedef T & reference;
A?Hjz%EcW } ;
Wx\"wlJ7.3 template < typename T >
p2_Zsq struct ref < T &>
4~D>oNx4 {
'[ddE!ta typedef T & reference;
dvdBRrf } ;
xo"4mbTV 0b QiUcg/ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
So]FDd NS/L! "g template < typename T >
nO7o7bc typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
D+U/ ]sW {
`?|]: 7'< return l(t) = r(t);
M6d w~0e }
!JQ~r@j 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。
;<GTtt#D 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
4R^j"x
5 m
?tnk?oX 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
"aO, _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
KUqS(u _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
<{).x6 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Z*Hxrw\!0 最后的布局是:
/gy:#-2Gy Add
c(=O`%B{ / \
>wm$,%zk Divide 5
HyYQQ / \
i3WmD@ _1 3
<!nWiwv 似乎一切都解决了?不。
->25$5# 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
XGl13@=O 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
8'\,&f`Y OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
x$b[m20 ?GfA;O template < typename Right >
(pK4i5lT assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
h
swMy Right & rt) const
Tb6x@MorP {
"._WdY[ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
+Y^F>/ 4=Y }
^znv[ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
`; %aQR 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。
3\.)y49,1 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。
fQA)r 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。
i/EiUH/~ 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。
ik NFW*p 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?
?4?jG3p 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:
Mz.&d:
bQQ/7KM template < class Action >
>!p K94 class picker : public Action
&!~n=]*sz {
jmzvp6N$8 public :
m@2xC,@ picker( const Action & act) : Action(act) {}
a^/20UFq // all the operator overloaded
cMk%]qfVo8 } ;
d_qVk4h\ TUn@b11 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。
%}5"5\Zz 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:
$^aXVy5p Q+M3Pqy template < typename Right >
&rWJg6/ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
EUS]Se2 {
Y9ce"*b return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
<RsKV$Je
I }
Kd1\D!#!6 X}FF4jE]D( Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
,#;ahwU~s 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。
uM<+2S jCv+m7Z template < typename T > struct picker_maker
VQx-gm8}! {
&t:MWb; typedef picker < constant_t < T > > result;
Ym2m1 } ;
A2bV[+ Q template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
g%P4$|C9i {
@Od u.F1e typedef picker < T > result;
Lcb59Cs6e } ;
L6#d UVU*5U~ 下面总的结构就有了:
1T?%i functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
Wf w9cxGkf picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
}X:r:{r picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
phSP+/w 至此链式操作完美实现。
_)"
5
gv 4/vQ=t |
lfPd 七. 问题3
xT>V;aa\ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
%6:2cR V$D
d 7 template < typename T1, typename T2 >
PelV67?M ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#(4hX6?5AI {
MT g Eq return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
}`]^LFU5 }
$&C%C\(>D @V u[Tg}J 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:
`<Nc
Y* x;aZ& template < typename T1, typename T2 >
3Ab$ struct result_2
J>v>6OC6i {
u8=|{)yL typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
qT%E[qDS } ;
>S/>2e: zwHsdB=v 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?
g8yZc}4 这个差事就留给了holder自己。
\MPy"uC 46`{mPd{aO a]ey..m template < int Order >
T^>cT"ux_ class holder;
#2=3 0 template <>
C`K/ai{4 class holder < 1 >
/UAj]U {
^jA^~h3(W public :
PxY"{-iAM template < typename T >
z [{%.kA struct result_1
@@&;gWr; {
^PszZ10T typedef T & result;
Hc !_o`[{l } ;
h|Qh/jCX template < typename T1, typename T2 >
b,`N;* struct result_2
Wc[)mYOSuO {
2US8<sq+ typedef T1 & result;
7T78S&g } ;
A":x<9 template < typename T >
`R;XN- typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
;[ojwcK[ZF {
d1TG[i<J_ return (T & )r;
(Zkt2[E` }
Yr@ @ty template < typename T1, typename T2 >
.kV/0!q? typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
g5`YUr+3?h {
C%h_!z": return (T1 & )r1;
_uacpN/<| }
@ZZ Lh= } ;
sj2+|> :-n4!z"k template <>
u/WkqJvw# class holder < 2 >
nAOId90wue {
g}7%3D public :
QG
ia( template < typename T >
)^AO?MW struct result_1
elQ44)TrQ {
?:c hAN@ typedef T & result;
{fs(+
0ei } ;
eP8wTStC template < typename T1, typename T2 >
cA,xf@itp struct result_2
,0O!w>u_]J {
lU3wIB typedef T2 & result;
u5,<.#EVY } ;
-g9f3Be template < typename T >
i[swOYz]X typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
S]+}Zyg {
M_DkjuR return (T & )r;
54-x 14") }
Zf! 7pM template < typename T1, typename T2 >
4l:+>U@KU typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
es{
9[RHK {
;+\;^nS3d return (T2 & )r2;
/V~(!S> }
Fej$`2mRH } ;
?Eed#pb_ ? IWS w*x}4wW 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> >。
F);C?SW" 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
b
$!l*r 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
a+d|9y/k ?Z"}RMM)8 return l(i, j) = r(i, j);
wlJ_,wA 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
1Y_fX .x&>H return ( int & )i;
X9>ujgK return ( int & )j;
Fc
Cxr@ 最后执行i = j;
1RLSeT 可见,参数被正确的选择了。
1JY4E2Q @%K 8oYK m`|+_{4[n j56Y,Tm #&^+hx| 八. 中期总结
qH$p]+Rk 5 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:
1Pbp=R/7ar 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
.(krB%N 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
<qu\q \ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
UqH7e c LcXrD+
1 1*5n}cU~ H!N,PI?rn ]pb3
Fm{ K4KmoGb 九. 简化
"+Kr1nW 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。
+oc}kv,h] 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Wr;)3K
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:
gS!M7xy 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
DWDe5$^{ +-*/&|^等
Zn/1uWO 2. 返回引用。
Q{RHW@_/ =,各种复合赋值等
W'[!4RQL 3. 返回固定类型。
1FuChd 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
CBc}N(9 4. 原样返回。
8w$cj' operator,
z&eJ?wb 5. 返回解引用的类型。
jU=)4nx operator*(单目)
drH!?0Dpg 6. 返回地址。
}I]9I
_S operator&(单目)
][.1b@)qV 7. 下表访问返回类型。
3 Xy>kG} operator[]
@{j-B
IRZ0 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
?r/7: operator<<和operator>>
lD(d9GVm{z X6PfOep 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。
j \SDw 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
W[b/.u5z: 2-
)Ml* template < typename Left >
l{k struct value_return
'lWNU {
nV'B!q template < typename T >
i^=an?}/ struct result_1
f,$FrI, {
H_x35|" typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
bF3j* bpO" } ;
uzsR*x%s- s;A]GJ template < typename T1, typename T2 >
q.*qZ\;K struct result_2
\]^|IViIQ {
,y^By_1wS typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
,5q^/h } ;
t
;[Me0 } ;
t.m
$|M> ivt\|
> !-: a`Vs+ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
f+d{^- M 3^p,[9r# 下面我们来剥离functor中的operator()
&c A?|(7- 首先operator里面的代码全是下面的形式:
u*"tZ+|m yfV{2[8ux return l(t) op r(t)
gxJ(u{2 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
UHXlBH@ return op l(t)
%o~zsIl return op l(t1, t2)
0DN:{dJz return l(t) op
3o/f#y return l(t1, t2) op
uH`ds+Hp return l(t)[r(t)]
0<e7!M=U1 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
@NO&3m] 7"M7N^ 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:
}L@YLnc% 单目: return f(l(t), r(t));
bju0l[;= return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
S6cSeRmw 双目: return f(l(t));
I@.qon2V return f(l(t1, t2));
KExfa4W 3{ 下面就是f的实现,以operator/为例
A1i-QG/6 DRw%~ struct meta_divide
l.C{Ar {
O'(qeN<^w template < typename T1, typename T2 >
f3nib8B' static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
i2y?CI {
w+}KX><r return t1 / t2;
}V`Fz',lZ }
Q&wBX%@^L } ;
S!rUdxO 7/Ew(X8Fs 这个工作可以让宏来做:
Z$2mVRS`c )M1.>?b #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
K":-zS template < typename T1, typename T2 > \
XfB;^y=u8 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
2 !{P< 以后可以直接用
y#r=^r]l) DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
qD2<-E&M/ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
U;ev3 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
#LF_*a0v 1`b?nX 75<E 0O 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
G.L4l|%W {Ke3 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
i^j{l_-JE class unary_op : public Rettype
W&GDE {
x'}{^'}/ Left l;
m`n51i{U public :
5C/u`{4]Hg unary_op( const Left & l) : l(l) {}
F*}b), |Y:T3hra61 template < typename T >
InRn!~_N typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&u$l2hSS {
|IZG`3 return FuncType::execute(l(t));
c,x2 }
;u, 5
2 n1$p
esr template < typename T1, typename T2 >
2_U H, n typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?jy^WF` {
A9F Z` return FuncType::execute(l(t1, t2));
@"Do8p!*(6 }
)TG\P,H9 } ;
{d=y9Jb^ hX_;gR&R >C@fSmnOM 同样还可以申明一个binary_op
a ipvG MiN68x9 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Ro?yCy:L' class binary_op : public Rettype
0p![&O {
IgZX,4i=o Left l;
tWD*uAb Right r;
D`iWf3a. public :
L[<MBgFKv binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
SrU,-mA W OpYq qBf_ template < typename T >
2uV=kq nO typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:y0'[LV {
iQ~cG[6 return FuncType::execute(l(t), r(t));
DtyT8kr }
h1J-AfV .3oFSc`q template < typename T1, typename T2 >
LTG/gif[u typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
H~&9xtuHN {
ePB=aCZ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
wXfy,W }
>(*jL } ;
UIbVtJ (Z
sdj l0Y(9(M@ 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
foaNB=, 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
L<J%IlcfO DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
luAhyEp 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。
+n1}({7m 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
*COr^7Kf5 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。。。
QR<IHE{~8 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
yP~D." 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)
#2|sS|0 < 下面是修改过的unary_op
G`gYwgU; B
+_D*a template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
u]CW5snz class unary_op
QfRt3\^` {
mLKwk6I Left l;
)";g*4R[ ?\.P public :
\/lH]u\x v&p\r'w unary_op( const Left & l) : l(l) {}
$:F] O$A ExV>s* y template < typename T >
z_CBOJl#C! struct result_1
.#EmE'IP* {
:8MpSvCV typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
AgO:"'c } ;
MhHygZT[} wIL5-k, template < typename T1, typename T2 >
^BSMlKyB struct result_2
wQ@@|Cj4L {
99H!~bSS typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
|Ax~zk; } ;
3>/Yku)t h5.u W8 template < typename T1, typename T2 >
8BC}D+q typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!Vv$ {
^=FtF9v return OpClass::execute(lt(t1, t2));
[P,1UO|$B }
;&?NuK <wc=SMmO template < typename T >
?,TON5Fl- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jats)!: {
<JDkvpckx. return OpClass::execute(lt(t));
Z3T:R"l; }
|Zncr9b eB^:+h#A_ } ;
5(tOQ%AQ lRX*\M\`
&-s!ko4z 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
[uW{Ap ~2 好啦,现在才真正完美了。
@tRq(*(/: 现在在picker里面就可以这么添加了:
2U)H2% k g0Z(T:&8 template < typename Right >
dGTAZ(1W picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
7[ *,t {
\P+lb-~\" return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Hq< Vk.Nk }
7-Fh!=\f/ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
iVREkZ2SC }"2
0: O83vPK
3 ^1Y0JQ sGc4^Z%l? 十. bind
n\ZDI+X 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
9=K=gfZ 先来分析一下一段例子
&iId<.SiJ tA Pqbi$a 0r.*7aXu
int foo( int x, int y) { return x - y;}
%koHTWT+ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
`` 6?;Y bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
C$b$)uI; 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。
hd8:| _ 我们来写个简单的。
+}J2\!Jw 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
0".pw; .} 对于函数对象类的版本:
F]0O4p~fl [x'xbQLGd template < typename Func >
xmT(yv, struct functor_trait
Ud\Jc:DG {
WpWnwQY`# typedef typename Func::result_type result_type;
\:'=ccf } ;
U;LbP-{B 对于无参数函数的版本:
m("!
M~1 9=&LMjTQ template < typename Ret >
ZBB^?FF struct functor_trait < Ret ( * )() >
~NMal]Fwx {
C3:4V2<_ typedef Ret result_type;
+79?}| } ;
k]] (I<2 对于单参数函数的版本:
uy9k^4Cqa Yvcd(2 template < typename Ret, typename V1 >
]o6Or,ml struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
XA-DJ {
hmHm;l typedef Ret result_type;
!dv } ;
/q ;MihK 对于双参数函数的版本:
6dt]$ ?R&,1~h template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
;%"UZ~]f struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
x%jJvwb^| {
1t
WKH typedef Ret result_type;
$,bLK|<hi } ;
6OkN(tL&. 等等。。。
pkWzaf 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
=P<gZ-Cm Wt"fn&R} template < typename Func >
:CNHN2 J struct func_return
Ont4-AP
{
9_n!.zA< template < typename T >
i<YatW~Pu struct result_1
|-bSoq7t {
cP'' typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
>t<FG2 } ;
c8v+eyn IX7< template < typename T1, typename T2 >
P%]li`56-c struct result_2
82WXgB> {
/8VM.fr$ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
)Fe-C } ;
F0t!k> } ;
!?`5r)K
yS _,lS cE
'`W7&A 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Y 4sf 2w :[3{-.c template < typename Func, typename aPicker >
0C#1/o)o class binder_1
GU8b_~Gk?
{
rZ/,^[T Func fn;
WoHFt*e2 aPicker pk;
{0+gPTp public :
,Drd s"H 0zCe|s.S& template < typename T >
"2o,XF struct result_1
HeZ! "^w {
}#Z Q\[ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
RY2`v
pv } ;
t,4q]Jt \Lv
eZ_h5 template < typename T1, typename T2 >
w4H3($
K struct result_2
_Pjo9z
9 {
(1T2?mO typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
qba<$ } ;
rR@ t5 ,F`:4=H% binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
D642}VD h@7Shp template < typename T >
@C{IgV typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]X?~Cz/wl {
^} P|L return fn(pk(t));
OM*N) * }
;Y5"[C9| template < typename T1, typename T2 >
_Il/ i& typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4h\MSTF* {
QijEb return fn(pk(t1, t2));
QkBT,c }
+ulBy } ;
cVv+,l4V0 RbKAB8 `d2}>
一目了然不是么?
)eop:!m 最后实现bind
}\k"azQ` *Nloa/a&9 pRe, B'& template < typename Func, typename aPicker >
UKMr,{iy picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
"z)dz,&T {
SUsD)!u_H return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
s,XKl5'+8e }
pV]m6!y& 3YVG|Bc~_ 2个以上参数的bind可以同理实现。
n0 q5|ES 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。
r e.chQ6 Nlemb:'eP3 十一. phoenix
rT9<_< Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
uUu]JDdz ?W-J2tgss{ for_each(v.begin(), v.end(),
[0U!Y/?6lA (
y
Dg do_
7K>FCT [
&;S.1tg cout << _1 << " , "
Vb*q^
v ]
c-.t8X,5(~ .while_( -- _1),
rK)aR cout << var( " \n " )
2j&-3W$^ )
o<ak&LX`9 );
e0Cr> I5/e 9AK<<Mge. 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
]CsF} wr'z 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
Z?
u\ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
]`)50\pdw 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Mk9' pt .0%3 UhQ [|c template < typename Cond, typename Actor >
XF(0>- class do_while
L/dG0a@1X {
,=whwl "tA Cond cd;
fYU/Jn# Actor act;
OBaG'lrZy public :
k0~mK7k template < typename T >
&0Yv*,4] struct result_1
]v j=M-:+ {
#ak2[UOT typedef int result_type;
Njsz= } ;
Tn2nd >fRI^Q, do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Q/&H3N sN0S~}F+ template < typename T >
o"dX3jd typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w=5 D>] {
P6V_cw$ do
8wz%e( {
t:NTk( act(t);
vn<z\wVbf }
g]?&qF} while (cd(t));
{E`[`Kf return 0 ;
m?bd6'&FR }
YSERQo } ;
#12 nTxeV% *X- 6]C 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
0Ou;MU*v 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。
H1X3 8 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。
K0$8t%Z. 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
9[K".VeT] 下面就是产生这个functor的类:
C[MZ9r OCmF/B_ 6'
}oo'#~ template < typename Actor >
#T:#!MKa class do_while_actor
6Yhd [I3 {
)cOw9s Actor act;
%&m/e?@%I public :
{`5Sh1b do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
h.CbOI%Q Wm>[5h%> template < typename Cond >
@b[{.mU picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
\|9@*]6: } ;
pJ35M P(pw$
q$S h{xC0NC) 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
vW,dJ[N6jm 最后,是那个do_
wz^Q,Od Ojqbj0E9 .y'iF>QQ\ class do_while_invoker
6\>S%S2: {
P__JN\{9 public :
[iVCorU template < typename Actor >
iq'hel do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
L-z37kG^ {
?HwW~aO return do_while_actor < Actor > (act);
6UK{0\0 }
mYLqT$t.+ } do_;
`B6~KZ h8@8Qw 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
2Zt :]be 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
e~]3/ 0 最后来说说怎么处理break和continue
Za68V/Vj 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。
faQ}J%a 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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