一. 什么是Lambda
r?Z8_5Y 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
*.i`hfRc 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,
my*/MC^O WJg?R^ QU\|RX ,Z52dggD class filler
bx5X8D {
(IEtjv}D public :
9cj:'KG)! void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
\Hy~~Zh2 } ;
p~M^' k=d S(rA96n hsVWD,w 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:
3|@Ske1%Y pET5BMxGG <)"Mi}Q[)p gE:qMs; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
v'DL >Y XRaq\a`=: #5'9T:8 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
sYp@.?Tz ya|7hz { C9*'.~ VV?KJz=,W= 二. 战前分析
tTP"*Bb 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。
%pV/(/Q 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
n*' |7 #; v+Ooihxl /tV)8pEj for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
PCD1I98 /* --------------------------------------------- */
Pirc49c vector < int *> vp( 10 );
4m%_#J{ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
b~cN#w
# /* --------------------------------------------- */
@4H*kA sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
WzZb-F /* --------------------------------------------- */
:~g=n&x int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
0h$23. /* --------------------------------------------- */
mNs&*h} for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
7zy6`OP /* --------------------------------------------- */
>D*L0snjV for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
+]Ydf^rF NbfV6$jo *R8q)Q qM]eK\q 1 看了之后,我们可以思考一些问题:
up`!r;5- 1._1, _2是什么?
/Wk\6 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。
LUJKR6oT{> 2._1 = 1是在做什么?
l*/I ;a$ 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''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。
@Vc*JEW H}X3nl\] k%JwS_F 三. 动工
q]<cn2 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
gNN{WFHQX: @e+QGd;} aQw?r mZ*!$P:vy" template < typename T >
t&0pE(MO/ class assignment
mmEr2\L {
Qnph?t> T value;
e=TB/W_ public :
b6Dve] assignment( const T & v) : value(v) {}
kW5g]Q template < typename T2 >
De\&r~bTW9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Ll%[}C?~]? } ;
0I& !a$: {_l@ws !{"{(h)+@ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
GuNzrKDr 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
8
<EE4y ~[ isR|> kC0F@'D )"wWV{k class holder
-AJe\ J 2 {
591Syyy public :
"{j4?3f) template < typename T >
eDgRYa9\ assignment < T > operator = ( const T & t) const
?nCG:\&;'= {
mKQ!@$* return assignment < T > (t);
LZ}C{M{=5A }
tLJ"] D1w } ;
V-Oy< >2,x#RQs +|KnO
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
Ztr,v$ AWc7TW static holder _1;
YrL:!\p. Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
,QdUfM "i(k 8+iK for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Bc`jkO.q 而不用手动写一个函数对象。
2D>WIOX 5iwJdm L"P$LEk g%Sl+gWdJ 四. 问题分析
V*2uW2\} 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
kR3g,P{L 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
VkZrb2]v 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
>/Gz*. 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
db'Jl^ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Zchs/C 9{ 2X!O ' 五. 问题1:一致性
&2d^=fih 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
K}L-$B*i 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
bb`GV I>B-[QEC struct holder
4U*J{''L {
2I*
7?` //
Q
&<:W4N* template < typename T >
O=?WI
T & operator ()( const T & r) const
J 6D?$ {
wKIQK!B)mF return (T & )r;
gu7mGHn- }
pQKR } ;
vT#zc)j Ep>3%{V 这样的话assignment也必须相应改动:
s{4|eYR ]v{f!r=} template < typename Left, typename Right >
;!v2kVuS] class assignment
R'`q0MoN1 {
n*D-01vYP Left l;
XXBN
Nr_CK Right r;
)
wtVFG public :
>7[.
{Y assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
;Kob]b template < typename T2 >
01uMbtM T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Y?a*-" } ;
]d=SkOq L<'3O),} 同时,holder的operator=也需要改动:
dbQUW#<Q BT.;l I template < typename T >
;P3sDN assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
jCa%(2~iQ7 {
rXPq'k'h#- return assignment < holder, T > ( * this , t);
w7@fiH{ }
G?AZ%Yx ze@NqCF 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。
(A|Gb2 X 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
DK;p6_tT D~E1hr&Vd> return l(rhs) = r;
a|Io)Qhr 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。
tpOMKh.` 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
h,o/(GNnW j6]+fo&3 template < typename Tp >
EnnT)qos class constant_t
YBqu7& {
uLX5khQ const Tp t;
veIR)i@dx public :
azF|L"-RP constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
(L} template < typename T >
v10p]=HmO const Tp & operator ()( const T & r) const
_H@Y%"ZHJ6 {
5N<f\W, return t;
78zjC6}` }
mN
Hd } ;
v6(Yz[ 5G"LuA 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
+RWP;rk 下面就可以修改holder的operator=了
<+I^K 7
qDHiyg^u template < typename T >
03$-U0.;- assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
ky>0 {
3NAU|//J return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
_ZX"gHx }
G|MjKe4} ]wFKXZeK 同时也要修改assignment的operator()
?@8[1$1a .@KpN*`KH template < typename T2 >
hqrI%% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
C%_^0#8-0 现在代码看起来就很一致了。
Ww-%s9N< mCOJ1} 六. 问题2:链式操作
uTgBnv(Y* 现在让我们来看看如何处理链式操作。
f'P}]_3( 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。
=2!AK[KxX 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。
{uH
4j4)2 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。
`2`Nu:r^ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
l`=).k 65X31vU template < typename T >
jR-DH]@y struct result_1
&Uq++f6 {
o_;pEe typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
o (fZZ`6Y } ;
g-lF{Z WvSh i= 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:
e[_W( v ,Fo7E template < typename T >
dJID '2a struct ref
;]YQWK {
F[m"eEX typedef T & reference;
oz
$T. } ;
mw0#Dhyy1= template < typename T >
jusP
aAdW struct ref < T &>
4bXAA9" {
tTrUVuZ typedef T & reference;
bL*;6TzRK } ;
^@f%A< 0w^\sf%s 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
ZK,}3b{ M7z>ugk" template < typename T >
3l5rUjRwj typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
kB_u U !G {
5c6CH k`: return l(t) = r(t);
gNkx]bm }
$[9,1.?C 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
c*MSd 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
+9Z RCmV d.y2`wT 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
eveGCV;@ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
]}z;!D> _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
:(tSL{FO +5 调用divide的对象返回一个add对象。
lOp/kGmn+ 最后的布局是:
E-h`lDoJ Add
lsmzy_gV7 / \
s)Sa KE*d Divide 5
G#n99X@- / \
`L0aQ$'>z _1 3
DDxNqVVt4 似乎一切都解决了?不。
<jdS0YT 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。
&We1i&w 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。
u*_I7.}9 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:
UJ'
+Z6d g*$
0G template < typename Right >
bm1+|gssn assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
cGSoAK Right & rt) const
!1<x@% {
,Yhy7w return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
tV2SX7N }
o?A/ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
.UNh\R?r 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。
t6
:;0[j 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。
tm\ <w 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。
wqDRFZ1*P 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。
^9T6Ix{= 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?
^Q8m)0DP 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:
n=v4m_e E\!:MCL template < class Action >
oH~ZqX.3 class picker : public Action
M
(dVY/ i {
QrDrdA public :
B.fLgQK0 picker( const Action & act) : Action(act) {}
FxOhF03\=[ // all the operator overloaded
q|m8G } ;
9R.IYnq t!^FWr& 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。
3}O.B
r| 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:
g3{)AX[Uy ;aYPv8s~,: template < typename Right >
&8t?OpB =h picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
o:C:obiQbu {
6suB!XF; return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Z5~dU{XsT }
WH :+HNl1d QC>I<j&`! Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
'qLk"
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。
E&0A W{ :4$Ex2 template < typename T > struct picker_maker
oQ!} @CaN| {
uF5d
]{Qt typedef picker < constant_t < T > > result;
2^Gl;3 } ;
;@K,>$ur- template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
G[u_Uu=> {
/1++ 8= typedef picker < T > result;
gUDd2T# } ;
EVmQ"PKL' e1{t qNJ 下面总的结构就有了:
QQ@, v@j5 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。
BXueOvO8 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。
A`u04Lm7 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
}4xxge?r 至此链式操作完美实现。
THQW8 V ]OY6.m RLY Ae 七. 问题3
k1>%wR 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。
{npKdX (omdmT%D template < typename T1, typename T2 >
r5[om$|* ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
q p|T,D% {
><OdHRh@# return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
z2t;!]"'l }
lj%8(X u )<4o"R:* 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:
W"Dj+/uS $V?zJ:a>L template < typename T1, typename T2 >
eG# (9 struct result_2
d%9I*Qo0, {
sAk~`(:4! typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
S|;a=K&hS } ;
Ed#%F-1sX !_<. 6ja 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?
6f6_ztTL 这个差事就留给了holder自己。
.&7=ZY>E 3f's>+,#% Pb} &c template < int Order >
f&`v-kiAn= class holder;
=Cs$0aA template <>
pvy;L[c class holder < 1 >
PGT!HdX#{ {
Tv3 ZNh public :
I>/`W template < typename T >
3D\.Sj% struct result_1
e^~t52] {
9b]*R.x:$& typedef T & result;
SfJ/(q } ;
k;zbq template < typename T1, typename T2 >
0x# 6L struct result_2
F)e*w:D {
"+nURdicO typedef T1 & result;
hv*n";V } ;
oZ6xHdPc4 template < typename T >
F&lc8 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Sc Gmft3A {
ygpC1nN return (T & )r;
d;lp^K
M }
MBcOIy[&A template < typename T1, typename T2 >
XP2=x_"y typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
2!68W
X {
w])~m1yW return (T1 & )r1;
>4M_jC. }
N_pJE? } ;
q(.%f3( `H/HLCt template <>
Cy6[p class holder < 2 >
6El%T]^ {
m_rR e\ public :
.e.vh:Sz template < typename T >
~ezCE4^& struct result_1
-<z'f){gb {
" "a+Nc typedef T & result;
:Yz.Bfli } ;
yvDzxu template < typename T1, typename T2 >
Arp4$h struct result_2
@D"|Jq=6P {
[9(B;;R@ typedef T2 & result;
L$jyeFB5 } ;
;SC|VcbyH template < typename T >
DvOg|XUU0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
njUM>E,' {
{zF return (T & )r;
I}:>M!w }
RB &s$6A template < typename T1, typename T2 >
?!~au0 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
=:"@YD^a4 {
&u=FLp5 return (T2 & )r2;
mz\m^g3 }
>MQW{^ } ;
-IX;r1UD MeplM$9 {{EQM
+ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
q6_1`Ew 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
STOE=TC> 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Q ^ 39Wk@ IwH
,g^0\ return l(i, j) = r(i, j);
Jb
tbW&EH 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
f4tia. n<hwstk return ( int & )i;
m9e$ZZG$ return ( int & )j;
!h4 So4p 最后执行i = j;
pu>LC6m3a 可见,参数被正确的选择了。
~Q%QA._R? R*&3i$S ;QEGr|( -5>g 0o2 T@vVff 八. 中期总结
uo%O\}#u9 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:
\pPq]k 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
T2(+HI2 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
]iNSa{G 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
El+]}D"
54^hBejQ ,~4(td+R7 dO8Z {wfs 6w]]KA 1gm{.*G 九. 简化
V&}Z# 9Dx 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。
f
Fz8m 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
jcG4h/A 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:
XqwdJND 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
n&V(c&C +-*/&|^等
dF?pEet?2 2. 返回引用。
4@W.{|2~ =,各种复合赋值等
<'vM+Lk 3. 返回固定类型。
\Fe5<G'v 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
zO\"$8q* 4. 原样返回。
X0P$r6 ; operator,
PCIC*!{ 5. 返回解引用的类型。
LnyA 5T operator*(单目)
v0xi(Wu 6. 返回地址。
6R,;c7Izhd operator&(单目)
9,>M/_8> 7. 下表访问返回类型。
#M>E{w9 operator[]
bQeYFY#^ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
~,guw7F operator<<和operator>>
"yz@LV1 9q5[W=| 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。
.s9Iymz 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
kN) pi " *lTu- template < typename Left >
JC+VG;kcs struct value_return
w'eenIX^^ {
;s!H template < typename T >
07MLK8jS struct result_1
#nxx\,i> {
u4nXK
<KL| typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
xAO]u[J } ;
wvYxL
c#p0 Bl1I "B template < typename T1, typename T2 >
]f c:CR struct result_2
q>X:z0H {
tsa6: D typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
|% kK?!e+- } ;
)-
\w } ;
JjCf<ktE. *w6N& *Xo f;)Z^ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
8]L.E R.QcXz?d 下面我们来剥离functor中的operator()
Eg:p_F*lr 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Y\=:j7' 3k(?`4JJ return l(t) op r(t)
S`^W#,rj return l(t1, t2) op r(t1, t2)
9c 6V&b return op l(t)
Qp54(` return op l(t1, t2)
\r2qH0B return l(t) op
2u:j6ic return l(t1, t2) op
Ue7W&N^E return l(t)[r(t)]
g\Zk*5( return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
aD^MoB3 @88 efF 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:
SM<kE<q# 单目: return f(l(t), r(t));
CG7LF return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
",+uvJT1O 双目: return f(l(t));
2=|IOkY return f(l(t1, t2));
GwV FD% 下面就是f的实现,以operator/为例
@W,Y_8: IY:O? M struct meta_divide
;0*^9 8K {
!RD,:\5V template < typename T1, typename T2 >
Y^G3<.B static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
IO'Q}bU4vs {
^`7t@G$ D return t1 / t2;
t<7WM'2<y }
7AiCQWf9 } ;
[ bW=>M 3{z|301<m 这个工作可以让宏来做:
r?TK@^z K6U>Qums #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
{Vm36/a template < typename T1, typename T2 > \
i<?4iwX%i* static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
6.jZy~ 以后可以直接用
Hn~1x'$ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
6b|`[t 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
E~P0}' (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。。。)
$5IrM7i QhUraZ @FV;5M:I 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
.g~@e_;): a\w|tf template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
aiHr2x6 class unary_op : public Rettype
[
lW
" M {
\_E.%K Left l;
fz3*oJ' public :
/WfVG\NF unary_op( const Left & l) : l(l) {}
;`B35K 4:'] 'E template < typename T >
xNkY'4% typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(0Cszm. {
hl:eF:'hm return FuncType::execute(l(t));
{1%ZyY }
>B
d@tr]v5 B template < typename T1, typename T2 >
`[CJtd2\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<3}l8Z {
AF$ o>f return FuncType::execute(l(t1, t2));
M<unQ1+wh }
W6T&hB } ;
5KR|p Fq 6hK"k ea0tx3' 同样还可以申明一个binary_op
o3qv945 D3xaR template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
CE,Om^ class binary_op : public Rettype
@U{M"1zZe {
836m5/kH[ Left l;
_vH!0@QFU Right r;
hH}/v0_ jb public :
e9_+$Oo binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
6sl<Z=E# VWy:U#;+8 template < typename T >
XB-|gPk typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
j*4S] ! {
`uA&w}(G return FuncType::execute(l(t), r(t));
Nh9!lB m*] }
]ECZU e0HP~&BRs template < typename T1, typename T2 >
!d.>r
7w typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!^fR8Tp9 {
sVd_O[ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
z|*6fFE }
L0b]^_tI } ;
`YNC_r#tG %E"/]!}3 "NH+qQhs 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
7RE6y(V1 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
B:4qW[U# DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
J.2]km 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。
ZHlin#" 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
\)ZX4rs{8 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。。。
t[,T}BCy. 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
ddDJXk)!0 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&f[2+?2NK 下面是修改过的unary_op
o%PoSZZ YwWTv template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
}#*zjMOz class unary_op
G@EjWZQ {
sFCs_u1tNN Left l;
j :Jdwf E)wT+\ public :
zl
0^EltiU {mnSTL` unary_op( const Left & l) : l(l) {}
dG>Wu o 8/?uU]#Q template < typename T >
l=~99mE struct result_1
}|"*"kxi! {
`OReSg
2 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
%GCd?cFF } ;
D.R|HqZ 8sF0]J[g{ template < typename T1, typename T2 >
TL{pc=eBo struct result_2
.N5R?fmD {
rbun5&RCyW typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
gc7:Rb^E5t } ;
Rn(F#tI I+?$4SC template < typename T1, typename T2 >
2mU-LQ1WN typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zGd*Q5l {
,
gr&s+ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
|ezO@ }
mRnzP[7-\) ae#HA[\0G template < typename T >
Qn)[1v typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1fhK{9# {
\BcJDdL return OpClass::execute(lt(t));
]AA*f_! }
r]EZ)qp^@ }:l%,DBw } ;
$4*E\G8 ?CW^*So P}WhE 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`v79`g_ 好啦,现在才真正完美了。
FlA\Ad;v 现在在picker里面就可以这么添加了:
l)PFzIz=V vua1iN1 template < typename Right >
aco}pXz picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
l^y?L4hg) {
6dR-HhF return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
m>-^K }
u3i|}` 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。
"ko?att~ M3;v3
}z<- ?]:EmP g yH7((#i
;/^]| 十. bind
- Zoo) 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。
y7IbE 先来分析一下一段例子
(zro7gKked ?r'TH/> nh&J3b}B! int foo( int x, int y) { return x - y;}
-k[tFBlw bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
e5>5/l]jsg bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
v6DxxE2n 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。
)"c]FI[} 我们来写个简单的。
k5%0wHpk = 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
MV;Y?%> 对于函数对象类的版本:
GKsL~;8" )bCG]OM7< template < typename Func >
Rw
ao5l=x struct functor_trait
>&Ui* {
0@e}hv; typedef typename Func::result_type result_type;
{Fp`l\, } ;
s8yTK2v2\ 对于无参数函数的版本:
PxVI{:Uz 6v2RS template < typename Ret >
!%RJC,X struct functor_trait < Ret ( * )() >
#9hXZr/8 {
x [{q&N!"` typedef Ret result_type;
QOh w } ;
mLk6!&zN 对于单参数函数的版本:
XAULD]Q Fb{`a[& template < typename Ret, typename V1 >
>upXt? struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Aiks>Cyi23 {
~ut& U typedef Ret result_type;
ug6f
} ;
xlPcg7 对于双参数函数的版本:
K.iH Yr"!&\[oz template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
q{De&Bu struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
",aT<lw. {
qp~4KukL typedef Ret result_type;
1nlE3Y?AV } ;
sRe#{EuJ 等等。。。
Q!2iOvK 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
JPT I6"/ s?G'l=CcKu template < typename Func >
sAjKf\][ struct func_return
$G-N0LV {
WP%{{zR$ template < typename T >
Xx y
Bg!R struct result_1
& L.PU@ {
_^xh1=Qr}n typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
|p8"9jN@}c } ;
=6Kv` =S[FJaIu7 template < typename T1, typename T2 >
6Er0o{iI struct result_2
e2-70UvW^ {
(9YYv+GGd* typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
eA*Jfb } ;
v-7Rb)EP } ;
rz[uuY7 EDgob^> 8W1K3[Jj< 最后一个单参数binder就很容易写出来了
.y;\puNq 9OQ0Yc!3 template < typename Func, typename aPicker >
kP}hUrDX5 class binder_1
Fyh?4!/. {
A}#]g>L Func fn;
|?fW!y aPicker pk;
CNpe8M=/3 public :
HV$9b~( z7@(uIl=X template < typename T >
Ah" 'hFY struct result_1
/50g3?X, {
M]4 =(Vv+5 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
S-M)MCL } ;
V$-~%7@>;9 1|l)gfcP template < typename T1, typename T2 >
VT5cxB< struct result_2
<>T&ab@dE( {
=;k+g?.@I typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ni"$[8U } ;
tkdBlG]! k binf binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
:p\(y zU4V^N' template < typename T >
Mg a@JA" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
C`yvBt40r {
'd2qa`H'}B return fn(pk(t));
}:RT,< }
%EJ\|@N: template < typename T1, typename T2 >
pT3X/ra typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{w |dM# {
&sZ9$s:(^ return fn(pk(t1, t2));
_X,[]+ziu% }
/slm
]' } ;
*gM,x4 Y EI=Naq V>FT~k_" 一目了然不是么?
LL= Z$U
$ 最后实现bind
Uw2,o|=O |b$>68: $S6HZG:N template < typename Func, typename aPicker >
}XGMa?WR picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Z{,GZT {
3wN?|N return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Yo~LckFF }
"wnpiB} ;t;Y.*&=S 2个以上参数的bind可以同理实现。
?fbgU 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
@pF
fpHq?> 5|<yfk8*J 十一. phoenix
eKZ@FEZ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
C%}]"0Q1 %]a
@A8o0 for_each(v.begin(), v.end(),
k#axt
Sc (
Snc;p do_
&v5G92 [
~ON1Zw[+ cout << _1 << " , "
*#&k+{a^2 ]
|^7f\.oF .while_( -- _1),
8sN#e(@
cout << var( " \n " )
V=j-Um; )
ID67?:%r );
/9x{^ g$*/XSr( 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:
fm(mO% 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
@4IW=V operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
@~m=5C 那么我们就照着这个思路来实现吧:
<Rcu%&;i [[R7~.; !dU9sB2 template < typename Cond, typename Actor >
]pW86L% class do_while
~7dM!g{W {
G'ij?^? Cond cd;
R)0N0gH Actor act;
\~JNQ&_o public :
403[oOj template < typename T >
YBb)/ZghY struct result_1
#O2wyG)oU {
vU=9ydAj? typedef int result_type;
"$XYIuT } ;
:83,[;GO2 FJP< bREQ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
$4Z+F#mx 8F#osN template < typename T >
63W{U/*aao typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
bGbqfO` {
2t+D8 d|c< do
Fi mN?s {
ojHhT\M` act(t);
~9Zh,p; }
9ky7r;? while (cd(t));
+7,8w return 0 ;
DH
6q7"@ }
n;wwMMBM } ;
yL0f1nS f|OI` Vclr)}5 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Z&_y0W=t 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
PK_s#uC 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
otO
j^xU 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
qAoAUDm 下面就是产生这个functor的类:
'T\dkSJv;V )2xE z vxZg &SRK template < typename Actor >
> 2#%$lX6 class do_while_actor
'"y}#h__T {
Yc^%zxub Actor act;
R (G2qi public :
+a%xyD:.? do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
3gAR4 xq}-m!nX template < typename Cond >
$9K(F~/ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Fh K&@@_ } ;
4'' ,6KJ@ yL6^\x nX|Q~x] 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
H@GE)I>^@ 最后,是那个do_
o\Uu?.-< 1BJ<m5/1% 6B0#4Qrv class do_while_invoker
2-~|Z=eGW {
F/>*Ifs public :
nZfs=@w:y template < typename Actor >
U@'F%nHw do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
owvS/"@ {
(&jW}1D return do_while_actor < Actor > (act);
yub{8 f;v }
v5_7r%Hiw } do_;
"+)K |9T# OOnX` 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
g+xw$A ou 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
3X;{vO\a1 最后来说说怎么处理break和continue
8'A72*dhX 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。
>H>gH2qp 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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