一. 什么是Lambda
j;
R20xf 0 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
$15H_X*! 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
9X
+dp FFN Sn L./c#b!{ g-1j#V`5 class filler
\CVHtV {
Xo&\~b#- public :
"a3?m) void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
H8=:LF } ;
R/kJUl6HEl /J&ks>St -GM"gkz 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
hQlyqTP|2 h+A+>kC5 ]>Gi_20*. hJD3G
|E for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
o)]O _:WNk( ;(A- 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
scYqU7$%T 8R:Glif Pai8r%Zfu yn_. 二. 战前分析
s9OW.i]zX 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。
M_>kefr 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
M ?AX:0 1ltW9^cF} p>#q* eU5 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
DEt!/a{X /* --------------------------------------------- */
K+XUC vector < int *> vp( 10 );
%5DM ew transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
e-[PuJ /* --------------------------------------------- */
&I(\:|`o sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
qxsHhyB_n; /* --------------------------------------------- */
SM2N3"\ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
r4DHALu#) /* --------------------------------------------- */
ewHs ]V+U for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
';c 6 /* --------------------------------------------- */
?Zsh\^k.g for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
9q
2 vT^ VaGQre /&_q"y9 BG=
J8 看了之后,我们可以思考一些问题:
oif|X7H; 1._1, _2是什么?
4*Gv0#dga 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。
41s\^'^& 2._1 = 1是在做什么?
j"aY\cLr t 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。
T93st<F=R 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。
&[_@f# V*5v
JF0j 'Cz*p, 三. 动工
jD}h`(bE 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
S' kgpF"bm O`"~AY& t|hc`| x[&<e<6 template < typename T >
URg;e M# class assignment
:#35mBe}k {
w0lgB%97p T value;
K~I?i/P=z public :
dr+(C[= assignment( const T & v) : value(v) {}
`j9\]50Z> template < typename T2 >
Xt$P!~Lu T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
rpDBKo } ;
8iOHav4 u'Q82l&Y ]8DTk! 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
/<IWdy]$3 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
8q9ATB-^> HGh
-rEh :]]x^wony~ )S 4RR2Q> class holder
#;W4$q {
(GC5r#AnS public :
V$O 6m|q template < typename T >
UcOP 0_/ assignment < T > operator = ( const T & t) const
+,AzxP
_y {
.P/0`A{& return assignment < T > (t);
Ui" {0% }
_q4O2Fx0 } ;
$/tj<++W eq(h{*rC ;<B 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
saQs<1 sQkijo. static holder _1;
s-+-?$K Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
"~._G5i. {i?G:K for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ge.>#1f} 而不用手动写一个函数对象。
vmrs(k "d# {*TB }Xsr, -m=A1~|7 ~;H,cPvrEg 四. 问题分析
9d-'%Q>+ 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。
3S]QIZ1 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。
=_z o 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
8.N`^Nj 1 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
A%HIfSzQBS 下面我们可以对这几个问题进行分析。
$p4e8j[EJ k'H[aYMA 五. 问题1:一致性
6kLy!QS 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
l9="ccM 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
*AQ3RA 8 : [328X2 struct holder
@6tczU}ak {
;-@: }/ //
6SH0
y template < typename T >
5 QuRwu_ T & operator ()( const T & r) const
f$kbb6juL {
G'#u!<(^h return (T & )r;
8IQ}%|lN }
+hr|$ } ;
l!Xj UnRF Ky,upU 这样的话assignment也必须相应改动:
`PL}8ydZ ng9e)lU~*b template < typename Left, typename Right >
]=%qm; class assignment
buN@O7\ {
8b~ Left l;
OG?7(
UJ Right r;
+h+ 7Q'k public :
tP*Kt'4W assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
M!Ao!D[ template < typename T2 >
0#eb] c T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
[J}eNprg } ;
y&5
O) .R"VLE| 同时,holder的operator=也需要改动:
3~Fag1Hp .Y]0gi8z template < typename T >
P-gj SE|yh assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
.BBJhXtrdu {
qve'Gm) return assignment < holder, T > ( * this , t);
N<a%l J }
K-#d1+P+ /KF@Un_Ow 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。
dhLR#m30T 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
J8r8#Zz =RD>#' sUK return l(rhs) = r;
!Md6Lh%-w 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。
}EkL[H! 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
*8?2+)5" L@s6u+uu template < typename Tp >
hx9t{Zi class constant_t
LOcZadr {
rZ3ji(4HS const Tp t;
03v& k public :
pgh(~[ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
K;sC#9m template < typename T >
DGb1_2ZQ const Tp & operator ()( const T & r) const
tJ K58m$ {
lW-h
@ return t;
OzrIiahz/ }
u%z'.#r; a } ;
76@W:L*J$J `G\Gk|4;2 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
0 {z8pNrc 下面就可以修改holder的operator=了
l`N#~<. %\sE \]K template < typename T >
YCltS!k assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
O{~Xp!QQt {
K'J_AMBL return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
I@6+AU~,6 }
ZwLr>?0$
p ?rQ .nN 同时也要修改assignment的operator()
tB~#;:g 6_QAE6A template < typename T2 >
~&T U T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
iD|~$<9o 现在代码看起来就很一致了。
'%ilF1# ~^a>C 六. 问题2:链式操作
\u[} 现在让我们来看看如何处理链式操作。
W g7
eY'FE 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
aH uMm& 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
qKd ="PR} 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
o
[V8h@K) 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
l9Ol|Cb& n8; p]{ template < typename T >
/KOI%x struct result_1
9M27;"gK {
YFJaf"?8g typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
y@I9>}"y } ;
d%qi~koN_ d}:-Q? 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
YAT@xZs- 7,p.M)t) template < typename T >
^Z9bA( w8 struct ref
mJ<`/p?: {
!nkIXgWz typedef T & reference;
r/AOgS } ;
^0| :
template < typename T >
d"db`8 ;S struct ref < T &>
>JE+g[$@ {
LJPJENtFIs typedef T & reference;
[T =>QS@g } ;
2yn"K| |\uj(| 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
<dP\vLH_ i;C` .+ template < typename T >
)4B`U(%M~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
zX*5yNd {
_`;KmD&5 return l(t) = r(t);
}B7Txo,Z }
|}z5ST% 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。
OeASB} 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Oo;]j)z W[Q<# Ju 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
T~/>U&k}J _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
GIEQD$vy _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
tkHmH/'7 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
oX:&;KA 最后的布局是:
ZYWGP:Y Add
zCo$YP#5_ / \
bLG7{qp Divide 5
])F+ C/Px1 / \
/+%aSPQ _1 3
$}tF66d 似乎一切都解决了?不。
kEC^_sO" 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
"*<vE7 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
"}xIt)n%; OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
5\h 6"/6Df lBFKfLp& template < typename Right >
q>BJ:_I
i assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
#2U# h-vI Right & rt) const
E~WbV+,3 {
]j:k!=Ss? return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
*Oy*
\cX2[ }
0;><@{' 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
fn
'n'X| XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
`mteU"{bx 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
HoAg8siQ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
MnFrQC 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
hu0z
36 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
_J,rql@nG< 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
.qohHJ& QObVJg,GD template < class Action >
02[m{a- class picker : public Action
Q?1.GuF {
a_}C*+D public :
Nm&'&L%Ch picker( const Action & act) : Action(act) {}
*cWHl@4 // all the operator overloaded
7Ji'7$ } ;
)C?H m^# a+lNXlh= 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。
%$zak@3%' 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
|g}r 8*/;W&7y template < typename Right >
azIhp{rHw picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
i@rUZYF {
C)i8XX return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
=dNE1rdzNa }
FNraof @Oy kBA.N l7 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
bi}aVtG~z 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
dF51_Kk ~;$QSO\2h template < typename T > struct picker_maker
7P3/Ky@6 {
.yfp-n4H typedef picker < constant_t < T > > result;
b(|&e } ;
:F"IOPfU5[ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
zdPJ>PNU {
TC<Rg?&yb typedef picker < T > result;
2Cy,#X%j> } ;
z@e(y@ +$L}B-F 下面总的结构就有了:
$t& o(]m functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
]'%
iR picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
l:@=9Fp> picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
g,iW^M 至此链式操作完美实现。
KNN{2thy ` I$sXbM;z= hfIP
七. 问题3
D`G; C 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。
:I&y@@UG _XP}fx7$C template < typename T1, typename T2 >
DRRQ]eK0 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7{M&9| aK {
"__)RHH:8 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
u0+F2+ I }
^#e|^]]
L LyvR].p=5* 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
Xe&9|M %`s#p` Ol1 template < typename T1, typename T2 >
tH0x| struct result_2
?QFxds {
\Cq4r4' typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
@0EY5{& } ;
2dHO!A$RF I@VzH(da\ 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?
{Lv"wec*x 这个差事就留给了holder自己。
:F6dXW h`9 & :zr :+\sKEzL template < int Order >
i^:#*Q-co class holder;
a8)2I~j template <>
]Zh$9YK class holder < 1 >
,aezMbg {
?QKDYH( public :
Zbre5&aU template < typename T >
`'iO+/;GY struct result_1
m.ka%h$ {
r$4d4xtK typedef T & result;
gp$]0~[tO } ;
0OG
3#pE template < typename T1, typename T2 >
)skpf%g struct result_2
71E~~ $ {
0s//&'*Q typedef T1 & result;
Yg5o!A } ;
o`QH8 template < typename T >
#w5%^HwO typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
<tZtt9j_ {
5#|&&$) return (T & )r;
KAE %Wwjr }
;TDvk]: template < typename T1, typename T2 >
Jo[&y, typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
!jB}}&Ii {
6v scu2 return (T1 & )r1;
_0u=}tc }
Qh8pOUD0l} } ;
p3-~cr.LD "h1ek*(?< template <>
%$b}o7U"s class holder < 2 >
UzSDXhzObf {
URj)]wp/ public :
O251. hXK template < typename T >
8MDivr/@ struct result_1
on8$Kc {
,if~%'9j typedef T & result;
F
]D^e{y } ;
73!NoDxb template < typename T1, typename T2 >
CTg79
ITYk struct result_2
%}N01P|X> {
y"Fu= typedef T2 & result;
-0;{ } ;
!Y|xu07 template < typename T >
hJ%$Te typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
"* FjEA6= {
,H?e23G return (T & )r;
a 01s'9Be }
89 m., template < typename T1, typename T2 >
Z3wdk6%:} typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
^FNju/b {
lUq`tK8 return (T2 & )r2;
Y
cL((6A }
Z;+;_Cw } ;
{%('|(57 8f~*T !W&|kvT^ 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> >。
U74L:&yLI 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
9_svtO ]P 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
F&7Z( %sZ3Gpi return l(i, j) = r(i, j);
8N j} 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
_(=g[=Mer H 9BqE+ return ( int & )i;
]o'dr
r return ( int & )j;
\jZmu 最后执行i = j;
p[|V7K'Z 可见,参数被正确的选择了。
>#S}J LZ 7|Wst)_~j h0 %M+g D=D.s)ns* $@^\zg1n 八. 中期总结
w0yzC0yBk 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
Xe`$SNM 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
^f(El(w 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
4R01QSbd 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
fCs{%-6cP $b^ niL ]I/* J^ 96!2@c{ XF3lS#pt tycVcr\( 九. 简化
1 Cz}|#U 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。
B\=T_'E& 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
WT,dTn;W 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:
6P(jc 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
l%i*.b( +-*/&|^等
-c0*
2. 返回引用。
e&(Wn2)o =,各种复合赋值等
KF#qz2S 3. 返回固定类型。
MdkL_YP}. 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
\q!TI x 4. 原样返回。
WqCER^~'> operator,
nC$c.K' 5. 返回解引用的类型。
=(c.8d operator*(单目)
-~~R?,H'Z_ 6. 返回地址。
U
CFw+ operator&(单目)
`5x0p a 7. 下表访问返回类型。
Xk/:a}-l operator[]
HDE5Mg " 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
{~\:4 operator<<和operator>>
6khm@}} 97>|eDc Y 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。
%6V=G5+W 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
B/~ubw Z]Z&PbP template < typename Left >
7Y4D9pw struct value_return
>N~jlr | {
%f&Bt,xEo template < typename T >
"x:-#2+h struct result_1
u!VrMH {
3c` typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
iP^[xB~v } ;
Q"LlBp>t|# >k}Kf1I template < typename T1, typename T2 >
O15~\8#' struct result_2
[[4!b E {
-)ri,v{:c typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
?IO3w{fmH } ;
Y\(?&7Aax } ;
6iH]N*]S^ ,mD$h?g uE#i3(
J 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
m Le
70U 4]cr1K
^ 下面我们来剥离functor中的operator()
OtT*)8*c 首先operator里面的代码全是下面的形式:
4J[csU q6
4bP4K return l(t) op r(t)
Ao9|t;i return l(t1, t2) op r(t1, t2)
.MxMBrM return op l(t)
eX^ F^( return op l(t1, t2)
p,)pz_M return l(t) op
Ao *{#z return l(t1, t2) op
|'L$ogt6 return l(t)[r(t)]
'EU|w,GL} return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
8PRB_ny 5XNFu C9E 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:
DCCij N 单目: return f(l(t), r(t));
s*kSl:T@O return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
aQ1n1OBr 双目: return f(l(t));
\AD|;tA\vE return f(l(t1, t2));
Q(hAV 下面就是f的实现,以operator/为例
~?lmkfy #W L>ha
v struct meta_divide
`~qVo4V6Z {
1lv.@- template < typename T1, typename T2 >
lIatM@gU static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
"Z
a}p|Ct {
5PKdMEK|q return t1 / t2;
E{B40E~4 }
{1vlz>82 } ;
q0_Pl* wH qbTA 这个工作可以让宏来做:
YtT:\#D rf2-owWN #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
`?(9Bl template < typename T1, typename T2 > \
$0;Dk, static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
1FRpcE 以后可以直接用
Y}Nd2 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
?uE@C3 e 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
1ZfhDtK( (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
-s6;IoG/ Snas:#B! g6q67m<h 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
] 2lhJ 2{-'`lfM% template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
y]%Io]!d class unary_op : public Rettype
% wh>_Ho {
,09d"7`X
Left l;
=Wl}Pgo! public :
H|B4.z unary_op( const Left & l) : l(l) {}
>Co5_sCe 4p/d>DTiM template < typename T >
nx`I9j\ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0$q)uip {
_i1x\Z~
N return FuncType::execute(l(t));
f!##R-A }
GMoE,L #j${R={ template < typename T1, typename T2 >
F%q}N,W typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
VH$hQPP5d {
7-MkfWH2b6 return FuncType::execute(l(t1, t2));
By}>h6`[ }
EEO)b_( } ;
<>6 DPHg~ r4Jc9Tvd 0N>R!
同样还可以申明一个binary_op
i6D66 E W%^;:YQ9i template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
f^k H[C class binary_op : public Rettype
;R{ffS6 {
rnTjw
"% Left l;
&>%9JXU Right r;
Q !G^CG public :
d;O4)8> binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
*k
^?L #Vi:-zyY template < typename T >
$^j#z^7 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
rRzc"W}K+ {
&x<y4ORH| return FuncType::execute(l(t), r(t));
%T'<vw0 }
r;cILS|Xr sW]fPa(cn, template < typename T1, typename T2 >
=S:Snk% typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d/Y#oVI {
A
2Rp return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
j0+l-]F- }
- HiRXB } ;
8Xjp5 2\J-7o=P $|%BaEyk 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
>qC,IQ' 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
_[t:Vme}v DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
7@uhw">mX 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
@X g5E 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
o{?R z3z 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
's_[#a;Vp 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
@ UCr`> 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
;fGh]i 下面是修改过的unary_op
;dVYR=l FEwPLViso template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
;"Q.c#pA$g class unary_op
oK#UEn {
f*46,`x Left l;
%UokR" 1E]TH/JK public :
* faG0le <Po$|$_~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ATscP hk c1aIZ template < typename T >
JsD|igqF- struct result_1
BMs?+ {
{q1u[T&r typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
BH\!yxK } ;
,,HoD~]rd eNc>^:&y* template < typename T1, typename T2 >
&f($= 68 struct result_2
PJ3M,2H1b. {
GLWEoV9< typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^Cy=L] } ;
PQJw"[N/YM It:,8 template < typename T1, typename T2 >
z,xGjSP typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
WiiAIv& {
v@ifB I return OpClass::execute(lt(t1, t2));
t5RV-$ }
n4InZ!) '@dk3:3t template < typename T >
e82xBLxR% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
yIYQ.-DkS+ {
H[2W(q6 return OpClass::execute(lt(t));
s((c@)M }
u5N&W n{ )m_q2xV } ;
9 iV_ U(/8dCyyY +vt?3i\^. 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
Pl\NzB,` 好啦,现在才真正完美了。
P:%r3F 现在在picker里面就可以这么添加了:
oy\U\#k rT_J6F5J template < typename Right >
EGVS8YP>h picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
BU.O[?@64 {
MSE0z!t return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
N qS]dH61 }
w@WPp0mny 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`28? ),J6:O& `Wd4d2aLG ~9Qd83`UH M>d^.n 十. bind
6TDa#k5v 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。
_B0C]u3D 先来分析一下一段例子
aC94g7)` |7QSr!{_ ~S\, int foo( int x, int y) { return x - y;}
ny:/a bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
RTr"#[ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
I]a [Ngj 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。
f7/M _sx 我们来写个简单的。
OlP1Zd/l 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
q$PO.# 对于函数对象类的版本:
{F;"m&3Lt ^hcK& template < typename Func >
'^`iF,rg struct functor_trait
wZVLpF+7 {
XT?wCb41R typedef typename Func::result_type result_type;
Clb7=@f } ;
Nq1YFI>W 对于无参数函数的版本:
*dN_=32u KM?w{ ~9 template < typename Ret >
-S#jOr struct functor_trait < Ret ( * )() >
3_8W5J3I {
Qb|@DMq% typedef Ret result_type;
\k{d'R#~( } ;
Mm;[f'{M) 对于单参数函数的版本:
3&6sQ-}* "}vxHN# template < typename Ret, typename V1 >
4~1lP&
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
@z^7*#vQv {
~G1B}c] typedef Ret result_type;
<G'M/IR a } ;
md `=2l 对于双参数函数的版本:
zkquXzlgB >qBJK)LHOv template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
~n$\[rQ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
a(kY,<} {
~C>clkZ typedef Ret result_type;
H@b4(6
} ;
Ym.{
{^= 等等。。。
I4KE@H"%7 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Z/T(4 Ckc5;:b&m template < typename Func >
C-\3, struct func_return
T;]Ob3(BpW {
virt[5w template < typename T >
uAV7T /' struct result_1
ra2{8 x {
^#IE
t# typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
FmhAUe } ;
'rTJ*1i qzEv!?)a template < typename T1, typename T2 >
e^,IZ{ struct result_2
TY%=Y= {
[%O f typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
(>AQ\ } ;
{pA&Q{ ^ } ;
ns*:mGh 94^b"hU M6bM`wHH> 最后一个单参数binder就很容易写出来了
CRD=7\0(D+ (G/(w%#7_ template < typename Func, typename aPicker >
V%z?wDC class binder_1
.6C6ZUB; {
3,K\ZUU., Func fn;
vCNq2l^CW aPicker pk;
,iY:#E public :
z>\l%_w )2#&l template < typename T >
a
9{:ot8, struct result_1
N&eo;Ti {
`6lOq H typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
JWYe~ } ;
H
XFY z&B9Yu4M7 template < typename T1, typename T2 >
k14<E/ struct result_2
F" M {
4w#2m>. typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Srz8sm; } ;
sp
MYn&p q
|FOU binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
wy8Q=X:vP dJ#go*Gn template < typename T >
wy
.96 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
j"hEs(t {
&3;"$P return fn(pk(t));
D~BL Txq }
g4W/T template < typename T1, typename T2 >
H(tC4'tA typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
D[?;+g/ {
!icI Rqcf= return fn(pk(t1, t2));
idGn{f((f }
s^SU6P/] } ;
"(vK.-T ^1vKhO+p$ UP$>,05z6 一目了然不是么?
F_9
4k 最后实现bind
k52IvB@2 MmfBFt* +3o0GJ
template < typename Func, typename aPicker >
< \fA}b picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
?|/K(} {
dQZdL4 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
^_g%c&H }
!LM`2|3$ M.
%
p'^5 2个以上参数的bind可以同理实现。
$5.52 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
E?czolNl <#4""FO* 十一. phoenix
-CuuO=h Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
hc[J,yG 2O*At%CzW for_each(v.begin(), v.end(),
ygH )U. (
qg=`=]j do_
'I+S5![< [
%8|lAMTY7/ cout << _1 << " , "
4v |i\V>M ]
ej@4jpHQN .while_( -- _1),
~tyqvHC cout << var( " \n " )
+_$s9`@]6 )
1 :$#a );
ZS4dW_*[ d'ZB{'[8p 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
y<j7iN 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
*?d\Zcj85[ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
>r7PK45.K 那么我们就照着这个思路来实现吧:
fS/:OnH O/FI>RT\H "yh2+97l template < typename Cond, typename Actor >
LKp;sV class do_while
Md@x2Ja {
q[W6I9 Cond cd;
9aLd!PuTN Actor act;
T9&{s-3* public :
iKV|~7nwO template < typename T >
z9 Ch %A{ struct result_1
h)ZqZ'k$ {
}|2A6^FH. typedef int result_type;
|8~)3P k } ;
k(^TXUK\o |v8hg])I+ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
&
[@)Er= ym%` l! template < typename T >
#}B1W&\sw typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
J.XhP_aT {
<uB)u>3
do
}DM W,+3 {
A03io8D6 act(t);
GvG8s6IZ }
L~{(9J'( while (cd(t));
MXfyj5K return 0 ;
;lb }
PNo:[9`S;m } ;
=E]tEi -K?lhu ^*`#+*C 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Jh=.}FXnjL 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。
0Zwx3[bq6K 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。
qhvT," 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。
3{|~'5* 下面就是产生这个functor的类:
1!G}*38; 1}Q9y`65 ; 8DtnnE template < typename Actor >
BRM `/s class do_while_actor
{g1"{ {
VFZ?<m Actor act;
,LxZbo! public :
9uWg4U do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
n/(}|xYU N8At N\e template < typename Cond >
IMbF]6%p( picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
5o 5DG } ;
=cS5f#0 "GZ}+K*GG %V]v, 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 M7 SGEV 最后,是那个do_
9#P~cW? y7:f^4 K/Yeh<_& class do_while_invoker
R|8L'H+1x {
(nq""kO6' public :
Uv>e :U7 ; template < typename Actor >
%i3[x.M do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
%.f%Q?P {
|wv+g0]Pg^ return do_while_actor < Actor > (act);
,~38IIS>_ }
+`gU{e,p } do_;
B *O/>=_ ~<<32t'S: 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
?+7~E8 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
S@3`H8 [ 最后来说说怎么处理break和continue
4(P<'FK $ 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。
F*#!hWtb 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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