一. 什么是Lambda
[ (tgoh/ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
iR4CY- 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,
IoNZ'g?d T3['6% GFvZdP`s4 ,
j,[4^ class filler
'6{q;Bxo {
1rC8]M.N public :
Ig1cf9 : void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
9A\J*OU } ;
VS^%PM#:/ ,*0>CBJvv j._9;HifZ 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:
ltt%X].[ >82Q!HaH ))!Z2PfD %Ua*}C for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
D`e!CprF Kv+E"2d Z!6\KV] 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
tjOfekU 8_f0P8R!y df#DKV: pw:<a2. 二. 战前分析
yyk[oH-Q 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。
:RHNV 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
PiI ):B> }K;@$B6,@ [?W3XUJ,Y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
L3nHvKA] /* --------------------------------------------- */
5gI@~h S vector < int *> vp( 10 );
xpFu$2T6P. transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
e }/c`7M /* --------------------------------------------- */
,{itnKJC sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
DcoTa-~ /* --------------------------------------------- */
j]J2,J int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
qfppJ8L /* --------------------------------------------- */
s;}';# for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
(Tn*;Xjq /* --------------------------------------------- */
9{ i6g+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
mMrvr9% J~ v<Z/gm ]G&?e9OA _@sqCf%| 看了之后,我们可以思考一些问题:
OjMDxG
w 1._1, _2是什么?
7r"!&P*, 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
/lttJJDU 2._1 = 1是在做什么?
8c+i+gp! 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
EPI mh Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
t> &$_CSWK
ceVej' ;^}cZ 三. 动工
O:r<es1 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
CJjma=XH /c/!13| 3`#sXt9C nUmA template < typename T >
#zrD i class assignment
@[zPN[z. {
/RmLV T value;
,Q(n(m' public :
bLu6|YB assignment( const T & v) : value(v) {}
GOH@|2N template < typename T2 >
.XLe\y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
G7%Nwe~Y } ;
y+Q!4A p`{<q
- Fxv~;o# 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
jc;&g)Rv 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
!SiZA" ; {I{X}b rVQ:7\=Z JEY%(UR8 class holder
sF_.9G)S0 {
_}jj>+zA` public :
Gpe h#Q4x template < typename T >
yuFuYo&[?v assignment < T > operator = ( const T & t) const
?ZlwRjB\ {
mg'-]>$ $] return assignment < T > (t);
3zWY%(8t4? }
_PNU*E%s< } ;
LdWeI /;HytFP w'M0Rd] 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
aH"tSgi |V!A!tB static holder _1;
,dBtj8= Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
b^Rg_,s !6<2JNf for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^N Et{]x 而不用手动写一个函数对象。
%<1fj#X8 qcQ`WU{ X:8=jHkz 9IMRWtZWT 四. 问题分析
EW2e k^ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
K<Yh'RvTD 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
*XtZ;os] 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
IA8kq =W 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
)4GfT 下面我们可以对这几个问题进行分析。
,vg8iRa 3w{i5gGn 五. 问题1:一致性
.fo.mC@a 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
YqNhD6 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
/8W}o/,s5 \,p) struct holder
+qsdA#2 {
C6'[ Tn //
T^A:pL1 template < typename T >
/"iYEr%_ T & operator ()( const T & r) const
)E6m}? H5 {
wQ.ild return (T & )r;
Mqw&%dz'_ }
LfgR[! } ;
2vj)3%:7#E c$uV8_ V 这样的话assignment也必须相应改动:
%K ]u" 8(Z*Vz uu template < typename Left, typename Right >
IHxX:a/iv class assignment
9SAyU%mS: {
X*S|aNaLWW Left l;
C8&)-v| Right r;
!EpP-bq'* public :
Grjm9tbX} assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
d8]6<\g template < typename T2 >
6"_FjS3Sl T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
o`RTvGXk } ;
vj{h*~ Ap}:^k5{ 同时,holder的operator=也需要改动:
[]LNNO],X *"9b?`E template < typename T >
? `FI!3j assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
NRoi`
IIj {
d54>nycU~N return assignment < holder, T > ( * this , t);
.P ,\69g~A }
W4>8 G VEjB; 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。
I[[rVts 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
,T&B.'cq ?]3`WJOj return l(rhs) = r;
\n<N>j@3 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。
gvy%`SSW 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
i$og
v2J 5[/*UtB template < typename Tp >
Y=}b/[s6; class constant_t
t}'Oh}CG {
<7TpC@"/g const Tp t;
pOH_ CXw public :
cp.)K!$ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
<'GI<Hc template < typename T >
u:m]-' const Tp & operator ()( const T & r) const
N@j|I* y| {
G e~&Ble return t;
NsJUruN }
!Rsx) } ;
zD) 2af b,318R8+G 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
M}%0=VCY7 下面就可以修改holder的operator=了
6"A|)fz 1YM04*H template < typename T >
YJ!6)d?C. assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
X.T.^}= {
\W1?Qc1] return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
$,h*xb. }
t[an,3 ^$x^JM ]/ 同时也要修改assignment的operator()
umls=iz _/MKU!\l template < typename T2 >
~9'VP}\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
z@iY(;Qo 现在代码看起来就很一致了。
B~~rLo:a MR+ndB< 六. 问题2:链式操作
})"9TfC 现在让我们来看看如何处理链式操作。
}B0V$ 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。
:_H$*Q=1 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
Wb*d`hzQ} 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
pQEHWq"Q 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
rcQ?E=V2O {kZhje^$vi template < typename T >
i[jAAr$ struct result_1
@~a52'\ {
OkFq>;{a typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
pV>/"K } ;
bLNQ%=FjO < ^J!*> 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:
q)!{oi{x( TH6g:YP`7 template < typename T >
KUuwScb\ struct ref
NrL%]dl3/ {
a(BC(^1! typedef T & reference;
U'lrdc"Q } ;
wetkmd template < typename T >
0Y"==g+>f struct ref < T &>
vEfX'gyk {
RHB>svT^K> typedef T & reference;
L2K4nTA } ;
0n3O;=[aV yil{RfBEr_ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
i>e7 5`9 Re.fS6y$> template < typename T >
e1+
%c9UQ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
q:nYUW o {
Vr5a:u' return l(t) = r(t);
Lw!@[;2 }
1>|p1YZ" 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。
8vaqj/ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
MK=:L \ &_
- 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
>#>YoA@S _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
wmT3 > _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
:l*wf/&z +5 调用divide的对象返回一个add对象。
9 -TFyZYU 最后的布局是:
(>)Y0ki} Add
fh,Y#. V` / \
5Z;Py"% Divide 5
];Z_S`JR / \
y)(@ _1 3
Is88+,O 似乎一切都解决了?不。
I98wMV8 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。
c?z%z& 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。
JDMaLo 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:
St&XG>nWS xp,H5
m% template < typename Right >
j[Et+V? assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
)ns;S Right & rt) const
8K1+ttjm {
ZY][LU~l8 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
fxiq,o0 }
Kk??} 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
b!UT<:o 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。
{`1zVT p[< 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。
[i&tE.7 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。
lUWjm%| 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。
Q>z0?%B 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?
B"{CWH O 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:
%`gqV9a 6o6m"6 template < class Action >
KXdls(ROP class picker : public Action
8(S'g+p {
D{G#|&; public :
&os*@0h4 picker( const Action & act) : Action(act) {}
]n!pn#Q // all the operator overloaded
n){\KIU/O } ;
&,K;F' ]Q)TqwYF 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。
3EzI~Zsx 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%4vZPA l?#([(WM template < typename Right >
'rd{fe_g! picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
0 J ANj {
h3JIiwv0! return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
r2H]n.MT }
*Jp>)> 9]kWM]B)o Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
)DoY*'Cl 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。
/j.V0% ?{^T&<18t template < typename T > struct picker_maker
."=Bx2 {
=P2T&Gb typedef picker < constant_t < T > > result;
Ak4iG2 } ;
m4kmJaM template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
_u.l|yR {
zzPgLE55 typedef picker < T > result;
g:OVAA } ;
xx41Qw>\W
beO*| 下面总的结构就有了:
hQX|wWh 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。
/~AajLxu3W 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。
P:CwC"z>sS picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
U[Z1@2zLx 至此链式操作完美实现。
#<l;YT8 D4
e)v% LeO5BmwHR 七. 问题3
}.e*=/"MB 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。
^>]p4Q3 6 bD49$N?> template < typename T1, typename T2 >
u6|7P<HUfb ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,!Ah+x {
?K}/b[[0v return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
f$/Daq <M }
R#Ss_y F5EKWP 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
9#pl BtQ** 6IeHZ)jGj template < typename T1, typename T2 >
N !H iQ struct result_2
'm-s8]-W {
a*??! typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
LoNz
1KJL } ;
A"w
1GBx u*PN1E 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
=1LrU$\ 这个差事就留给了holder自己。
;2&(]1X $'kIo*cZ
E#ti template < int Order >
m-ZVl j class holder;
}X}fX#[ template <>
?;}2Z) class holder < 1 >
&4p:2,|r9 {
=X>?Y, public :
B \[ P/AC template < typename T >
"z7.i{ struct result_1
<!4'?K -N {
T;.#=h typedef T & result;
4.R
>mN[ } ;
&~uzu{ template < typename T1, typename T2 >
LVO`+: struct result_2
-w^E~J0*L {
.7cQKdvcC typedef T1 & result;
Rz%+E0 } ;
|8V+(Vzl template < typename T >
\W#M]Q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Qv[@ioc {
s{hJ"lv: return (T & )r;
Z
wIsEJz }
6XB9]it6 template < typename T1, typename T2 >
"EHwv2Hm> typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Pm
V:J9 {
{6v+
Dz> return (T1 & )r1;
!a4pKN`qLY }
S,qsCnz } ;
_[IN9ZC 2G 6?(*:}Q template <>
}&EPH}V2n class holder < 2 >
CA:t](xqQ {
}6ec2I%`o public :
keCM}V`?" template < typename T >
J`V7FlM struct result_1
\$GlB+ iCx {
vvdC.4O typedef T & result;
W
aks*^| } ;
:'a |cjq template < typename T1, typename T2 >
>L5[dkg% struct result_2
lHr?sMt {
{n2jAR9nq typedef T2 & result;
|)yO]pB: } ;
;/
WtO2 template < typename T >
o{nBtxZ" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
62a{Ggs{ {
iv:[]o return (T & )r;
B-'Xk{ }
(t fADaJM template < typename T1, typename T2 >
2;U(r:] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
9boNB"h]T {
|a/"7B|?\ return (T2 & )r2;
jD'\\jAUdm }
2VtiL^;5 } ;
rS8/_' H8rDG/>^ U")bvUIL 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> >。
MhWmY[ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
aJK8G,Vk 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
jh2D9h ')+'m1N return l(i, j) = r(i, j);
]KLjQpd 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
jQ(qaX&
2["bS++? return ( int & )i;
y kwS-e return ( int & )j;
?neXs-'-p 最后执行i = j;
*)H?d 可见,参数被正确的选择了。
XwE(&ZCf'b .@.O*n#K {3@/@jO? ?0Z?Z3)%w4 ST] h NM 八. 中期总结
Q4}2-}| 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:
:anUr< 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
iO>2#p8$NR 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
@=isN'>] O 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
$5s?m\!jZz pma'C\b> DF P0WXbOE o-yZ$+V #-Ehg4W 3g^_Fq' 九. 简化
(Lp<T! " 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。
ENr\+{{% 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
-Wb/3X 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:
fu"#C}{ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
<TC\Nb$~ +-*/&|^等
IBo)fE\O 2. 返回引用。
R>BnUIu =,各种复合赋值等
&r;-=ASYzV 3. 返回固定类型。
TW7jp 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
oGu-:X=`9 4. 原样返回。
4D0=3Vy
operator,
48Vmz 5. 返回解引用的类型。
Q+$+{g-8 operator*(单目)
+pkX$yz 6. 返回地址。
B_aLqB]U operator&(单目)
7%b?[}y4 7. 下表访问返回类型。
mr,IP=e~ operator[]
S bc 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
/YKg.DA| operator<<和operator>>
[daUtKz q5p!Ty" 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。
[>U'P1@ql 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
pIXbr($
")q template < typename Left >
LK-2e$1 struct value_return
G\@uj>Z {
<]2X~+v template < typename T >
96fbMP+7R struct result_1
6F(;=iY8 {
7y""#-}V[r typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
N \1
EWi } ;
5
<X.1T1 k2(B{x}L template < typename T1, typename T2 >
p~J|l$%0rQ struct result_2
Po~{Mpe {
,9SBGxK5` typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
w@ALl#z;} } ;
^_0zO$z, } ;
nYhI0q H$bu*o-Z 3x@t7B 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
zy^t95/m e%Rg,dX 下面我们来剥离functor中的operator()
gY9HEfB 首先operator里面的代码全是下面的形式:
HRS^91aK ,l+lokD-# return l(t) op r(t)
I?<5
% return l(t1, t2) op r(t1, t2)
>rJ9^rS return op l(t)
uQk} return op l(t1, t2)
I.As{0cc return l(t) op
us%dw& return l(t1, t2) op
Osz:23(p return l(t)[r(t)]
E]Dcb*t return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
lKKg n{R Wwo'pke
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:
Q"rQVO 单目: return f(l(t), r(t));
90<z*j$EK return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
;:nx6wi 双目: return f(l(t));
+||y/}1 return f(l(t1, t2));
.{r 0Szm. 下面就是f的实现,以operator/为例
Z'=:Bo{ E "9` struct meta_divide
4k%y*L {
+OEqDXR+_ template < typename T1, typename T2 >
2aj9:S static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
uknX py)) {
%?
87#| return t1 / t2;
$D&N^}alW }
iR(=<> } ;
8);G'7O -(~OzRfYi 这个工作可以让宏来做:
}[2 P qUjBP\ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
0o-.m template < typename T1, typename T2 > \
Sr Vo0$5) static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
=*2_B~` 以后可以直接用
*z852@ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
g_8A1lt 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 97Ll=> (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。。。)
ZhvZe/ bEvlk\iql ) oypl+y 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
T- ~l2u|s Pk{eGG<F$ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
2&b?NqEeZ class unary_op : public Rettype
%mF:nU4 {
*.F^`]yz Left l;
1 >}x9D public :
b9Fd}WZz unary_op( const Left & l) : l(l) {}
X>-|px$vy n VNz5B template < typename T >
."X}A
t typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
xOY
%14%Y {
d1]1bN4`"0 return FuncType::execute(l(t));
)/87<Y;o }
B:X,vE E^K<b7 template < typename T1, typename T2 >
\mo NpKf typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
IJ[r!&PY {
|^:qJ;dOP return FuncType::execute(l(t1, t2));
3:]c> GPQ }
pHNo1-k\ } ;
UA0j# .Tm m t@"i/@8x$ 同样还可以申明一个binary_op
arWP]%E0W s^\
*jZ6 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
A.YXK%A% class binary_op : public Rettype
E&z`BPd {
Vf*Z }' Left l;
or<n[<D-C Right r;
iY[+BI: public :
! )x2
binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
W[VbFsI&b }w_r(g?\ template < typename T >
U\'HB.P\ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
fV(WUN+ {
_/c1b>kcso return FuncType::execute(l(t), r(t));
ko-,l6E }
; <NK '((pW template < typename T1, typename T2 >
{3LAK[C typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[C-4*qOaa2 {
KHO@"+ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
q}xYme4 }
.Ld{QPa } ;
_GbwyfA
n# 3bN]2\ T1~G{@" 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
E:$EK_?:t 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Y W9+.Dc` DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
hj4mbL 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。
7B@1[ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
;udV"7C 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。。。
~[@gu,Wb 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
w\}@+w3b~ 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)
GZt L- 下面是修改过的unary_op
%iq8dAW% \#(tI3 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
&02I-lD4+ class unary_op
+x(~!33[G {
Y#<>N-X|kA Left l;
A||,|He~ 7TU(~]Z public :
S*3*Q l* &l8eljg unary_op( const Left & l) : l(l) {}
}nx5 [:BD9V template < typename T >
\8<ZPqt9 struct result_1
H_nIlku {
CK=TD`$w typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
UKpc3Jo:~ } ;
.+d.~jHX 2{}8_G template < typename T1, typename T2 >
t6C2DHh7$ struct result_2
8\VP)<< {
ZJf:a}=h typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Z#NEa.] } ;
sS{!z@\Lf M 8NWQ^Y template < typename T1, typename T2 >
4.e0k<]N` typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
IzI2w6a {
Ys@OgdS@: return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Q)[DSM }
qokCVI-\ ]tx/t^&/\u template < typename T >
,_M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
roM!%hb {
93VbB[w~7F return OpClass::execute(lt(t));
`8lS)R! }
e.VQ!)> B{ tROuN< } ;
<8iu :nR fNk0&M ;k:17&:8ue 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
y2M]z:Y U 好啦,现在才真正完美了。
[[7=rn}@< 现在在picker里面就可以这么添加了:
3C
gmZ7[ ty\F~]Oo template < typename Right >
.%G>z"Xx picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
SpC6dkxD\ {
<~teD[1k" return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
_Kwp8_kTr }
5ktFL<^5T 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。
hX)PdRk# ^xX1G_{ N;` jz(r U
ATF}x
N`J]k
B7 十. bind
gp<XTLJ@> 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。
p#0L@!, 先来分析一下一段例子
('z:XW96 cd._q2 D k<NlH zp int foo( int x, int y) { return x - y;}
q:MSV{k bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
k+@,m\tE bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
8J)Kn4jq 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。
ZJ8"5RW 我们来写个简单的。
}eAV8LU 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
25Uw\rKeO 对于函数对象类的版本:
ER,!`C] Vji:,k=3\ template < typename Func >
|)*9BN struct functor_trait
{,B.OM)J {
Wud-(19 typedef typename Func::result_type result_type;
q8!X^1F7 } ;
F4]=(T 对于无参数函数的版本:
`-w, 6 WX*
uhR template < typename Ret >
8o i{%C&- struct functor_trait < Ret ( * )() >
VDFs.;:s {
1*f*}M typedef Ret result_type;
8?hZ5QvA(j } ;
_0|@B8!J? 对于单参数函数的版本:
4^Og9}bm Z+Cjg#+ template < typename Ret, typename V1 >
4Opf[3] struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
4I8QM&7 {
wvmcD% typedef Ret result_type;
$It3}?>C' } ;
BA8g[TA7K 对于双参数函数的版本:
3b?8<* ye-[l7 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
`ES+$ O> struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
M#k$[w}= {
WK5B8u*< typedef Ret result_type;
lhX4MB" } ;
>dJ[1s] 等等。。。
1i&|}" 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
to;^'#B <+UJgB
A- template < typename Func >
H8kB.D[7Q struct func_return
pQi |PQq {
.I0M'L~!/L template < typename T >
7Ue&y8Yf struct result_1
w7c0jIf{ {
XS$#\UQ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
:_|Xr'n`A } ;
ojyP.R d&lT/S template < typename T1, typename T2 >
S$=caZ? struct result_2
J1w,;T\55 {
seVT|z typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
}.1}yz^y } ;
Ept=&mJPu } ;
^CK
D[s hU3sEOm> +2w<V0V_ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
@RZbo@{~ %~:@}C%A template < typename Func, typename aPicker >
9iV9q]($0 class binder_1
`!xI!Y\ {
y eam-8 Func fn;
mV0u:ws
aPicker pk;
7x]q>Y8T public :
-jzoGzC3 U]W" template < typename T >
M8IU[Pz4 struct result_1
8JXS:J.|v {
#qARcxbK| typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
_>bk'V7 } ;
TK0WfWch >)HKruSW. template < typename T1, typename T2 >
'nS>'yYH# struct result_2
2UIZ<#|D>s {
fWf't2H& typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
\]g51U!' } ;
"ZL_ p,tkVedR binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
T*g}^TEh $Wjx$fD template < typename T >
>S8
n8U typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
yMD3h$w3a {
CM6! 1 7 return fn(pk(t));
[{>3"XJ'
}
FOteNQTj template < typename T1, typename T2 >
\t%iUZ$ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#ro$$I; {
4];>O return fn(pk(t1, t2));
5LZs_%# }
P@Fx6 } ;
QX42^]({;c 2.^CIJc CfVL' 一目了然不是么?
&?TXsxf1Zh 最后实现bind
do9~#F "Th;YJu m.<or?l'y> template < typename Func, typename aPicker >
h/2@4XKj picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
eFotV.T!# {
F&lH5 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
@NL37C }
1!yd(p=cL xLms|jS 2个以上参数的bind可以同理实现。
Xpv<v[a 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。
RN}joKV D2J)qCK1) 十一. phoenix
C^c<s Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
bc NyB$S 6@"E*-z$ for_each(v.begin(), v.end(),
=A~5?J= (
8kC$Z ) do_
Q`{Vs:8X [
[e_<UF@A* cout << _1 << " , "
?B@3A)a ]
tvBLfqIr .while_( -- _1),
=*{7G*tS cout << var( " \n " )
C+>mehDC_G )
H0jbG; );
8C[eHC*r WYP\J1sy 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
JpZ_cb`<E' 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
}{kn/m/ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
:S}ZF$
$j% 那么我们就照着这个思路来实现吧:
C,%Dp0 zqURnsJ ).0p\.W~ template < typename Cond, typename Actor >
{:=W)
37U class do_while
O9m sPb: {
-x:7K\=$SX Cond cd;
,%qP Actor act;
e
z_c; public :
<f =<r*6 template < typename T >
}gFa9M< struct result_1
b4EUrSL {
Y+kuj],h typedef int result_type;
{U@"]{3Qx } ;
,\i,2<hz. K9Onjs%U do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
SL`; `// }_-tJ. template < typename T >
X"mPRnE330 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
W7(5z {
6`%|-o
: do
LpI4R {
bKsEXS act(t);
I2pE}6q }
LE~vSm^# while (cd(t));
J`C 2}$
~ return 0 ;
Q@8(e&{#W }
+>AVxV=A# } ;
K>5bb &x=_n' _/"e'@z 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
F >^KXq:Z 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。
X\w["!B 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。
cvf?ID84 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。
j?T>S]xOX 下面就是产生这个functor的类:
BHS@whj vl6|i)D mKyF<1,m template < typename Actor >
wAgVevE class do_while_actor
tk:nth {
j^v<rCzc( Actor act;
]Nw]po+ public :
m5a'Vs do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
VC_F
Cz =v!Z8zk=W template < typename Cond >
8kr$w$=q picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
XiV
K4sD8 } ;
b6H7>x Ao*:$:k {.0I!oWv 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
)~S`[jV5 最后,是那个do_
1(*+_TvZ x^i97dZS^" 1HqN`])l/j class do_while_invoker
XMykUr e| {
~|"uuA1/#O public :
S6C DK: template < typename Actor >
MtgY `p do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
2P${5WT {
b"`Q&V. return do_while_actor < Actor > (act);
ke KsLrd }
<0m^b#hdG } do_;
7/fJQM T,Q7 YI 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
3RI6+Cgmn 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
T~SkFZ 最后来说说怎么处理break和continue
%Wm) 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。
(Rp5g}b 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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