一. 什么是Lambda
|];f?1 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
}{S
f* 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,
vE<z0l GZCX m+
0V[`zOO(o #$;i 4a class filler
ll8Zo+-[ {
E@%9u# public :
Tw+V$:$$ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
nXFPoR)T } ;
(`me}8 xq-TT2}<L pf[m"t6G~ 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:
sm9/sX! u-%|ZSg !Un&OAy.! rS&"UH?c7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
`m7w%J.> n ~H~iKl}|7 Iq["(!7E5 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
SL ) ope i4s_:%+ eb#p-=^KP +u\kTn 二. 战前分析
8LH\a.> 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。
SQ0?M\D7 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
}K'gjs/N; |rr<4>)X %]1.)j for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
jhF&
/* --------------------------------------------- */
X5w_ }Nhe vector < int *> vp( 10 );
PPMAj@B}V transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Wkj0z]]? /* --------------------------------------------- */
x?rn<= sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
2.PZtl /* --------------------------------------------- */
_6!@>`u~ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
&$L6*+`h# /* --------------------------------------------- */
N3$%!\~O for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Y7_2pGvZ /* --------------------------------------------- */
Z;M th# for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
c]]e( r~q3nIe/, u}QcyG^ s9aa _Th 看了之后,我们可以思考一些问题:
|D1:~z 1._1, _2是什么?
a4E{7c 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。
iRK&-wn 2._1 = 1是在做什么?
Xt9vTCox 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。
d$qi.%<kh Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
nBkzNb{"AZ Or3GrZ!H tQWjNP~ 三. 动工
tB{HH%cV 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
=V>inH )&vuT
q'7' {v>8Kp7_R GJ Takhj3 template < typename T >
`W9~u: F class assignment
aGbHDo {
!))!!{ T value;
5`\"UC7?% public :
/hp
[ +K assignment( const T & v) : value(v) {}
%Kzu&*9Hb template < typename T2 >
Zgw4[GpL T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
LTWiCI } ;
;}KT 3Q<^ A~M .v0 x^~@`]TV^ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
1EAQ ~S!2 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
;6}> Shs 1uco{JX<S K3xt,g
w:nLm, class holder
{!>'#
F^e {
TD.t) public :
Dn[u zY6 template < typename T >
~i
UG2 4v assignment < T > operator = ( const T & t) const
rd1EA|T {
3-v&ktD&N' return assignment < T > (t);
L}= t"y }
f<y-{.VnN$ } ;
'_B;e=v` ?M BOd9 AwtiV-w 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:
/{>_'0 u9u'!hAGH static holder _1;
V>(>wSR Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
nq
qqP k7kPeq for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
L};P*{q2Z 而不用手动写一个函数对象。
k@P?,r LZ}m; * -X`^R LbUH`0:%t 四. 问题分析
p`)Mk<`dYD 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。
M3!4,_!~ 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。
'l $ViNq; 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
9Ecc~'f 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
pmc)$3u 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Go)}%[@w Ia j`u 五. 问题1:一致性
X:m m<4 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
oer3DD( 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
ijACfl{!:t +:3s f%0 struct holder
N{#9gr3zi {
QB"+B]rV //
~A_1he~ template < typename T >
a"m-&mN T & operator ()( const T & r) const
3?Fe(!@ {
-unQ4G return (T & )r;
m+QZ| }
cJ#n<Rsz } ;
M'nzoRk snP]&l+ 这样的话assignment也必须相应改动:
d+p^fBz 5}TTf2&Xo# template < typename Left, typename Right >
"Pl.G[Buc- class assignment
U;#G$ {
s\ e b Left l;
[&pMU) Right r;
1EWskmp public :
#xh
M&X assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
cb }OjM F template < typename T2 >
A [_T~+-G T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
S;j"@'gz9 } ;
Ui'*$W]v Nz>xilU' 同时,holder的operator=也需要改动:
yp]z@SYA@ J"K(nKXO_? template < typename T >
g>QN9v}) assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
w[g`)8Ib {
r0s(MyI return assignment < holder, T > ( * this , t);
5a|{ytP }
S5\KI+;PW f h:wmc' 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
afE8Kqa:H 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
{Ga=;0 C8%MKNPd return l(rhs) = r;
,V[|c$ 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。
]fSpG\yU 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
63QF1*gPH Q@[ (0R1 template < typename Tp >
CYYo+5x class constant_t
O-ppR7edh {
QBd4ok:R const Tp t;
jB,VlL public :
_k#!^AJ}x constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
(5e4>p&+ template < typename T >
gF:|j( const Tp & operator ()( const T & r) const
M7{_"9X{ {
8On MtP return t;
p@ U[fv8u }
pGr4b:N } ;
v oO7W" vCUbbQz 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
7n*"9Ai( 下面就可以修改holder的operator=了
AWg'J "A0y&^4B@ template < typename T >
,z#S=I assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
+zK?1llt {
EY0,Q { return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
K/_"ybR7 }
Sa@T#%oU t/@t_6m}* 同时也要修改assignment的operator()
i,rX.K}X 3`;1;T2$B template < typename T2 >
h)^|VM
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
LTuT"}dT[ 现在代码看起来就很一致了。
c4.2o<(Xt {s{+MbD 六. 问题2:链式操作
pTT00`R 现在让我们来看看如何处理链式操作。
tAkv'. 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
5> !N)pA 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
na@Go@q 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
DGg1TUE 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
e ^ZY u/V&1In template < typename T >
yd[4l%G(zS struct result_1
|uI~}pSG {
|Xt6`~iC typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
`VF_rC[? } ;
yb,$UT"] :KqSMuKR 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:
<sSH^J4QqX
Tj}%G template < typename T >
Ii<k<Bt, struct ref
~V0 GRPnI {
+No` 89Y typedef T & reference;
{^k7}`7, } ;
o#>Mf464I
template < typename T >
/x<uv_" struct ref < T &>
WJk3*$= {
39I|.B" typedef T & reference;
<
<F } ;
\-sW>LIA v`S ;.iD 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
O$N;a9g IC1nR
u2I template < typename T >
DXQ]b)y+N typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
z#lIu {
Dl,sl>{ return l(t) = r(t);
Sjo-Xf} }
w`v`aw] 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。
lbPn< 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
"&o"6ra} |T]&8Q)S 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
].sD#~L_ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
C-g,uARX(r _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
/1_O5'5+v +5 调用divide的对象返回一个add对象。
wPq9`9 # 最后的布局是:
X ka+1c Add
pE%*r@p4&4 / \
WJ^]mpH9 Divide 5
EMpq+LrN / \
2:<H)oB _1 3
JeF$ W!!{ 似乎一切都解决了?不。
Bd- &~s^ 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。
K_k'#j~*? 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。
9|Ylv:sR 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:
S9^SW3 3Pp+>{2_? template < typename Right >
h50]%tp\ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
%V#MUi1 Right & rt) const
1 ^30]2'_ {
ju07gzz return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
&%g$Bi,G }
YT,yRV9# 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
N1$PW~)Y 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。
1K(mdL{m5 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。
Zrj#4E1 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。
0|C !n+OK 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。
`P <#kt 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?
].2t7{64 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:
:4\%a4{Ie ";7/8(LBZ template < class Action >
CD5% iFy class picker : public Action
My Ky*wD {
;-BN~1Jg public :
; 6PRi/@ picker( const Action & act) : Action(act) {}
R_>.O?U4 // all the operator overloaded
hwA&SS } ;
gXU(0(Gq j"fx|6l) 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。
q8n@fi6 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:
dp&G([ Zz+v3o0 template < typename Right >
[lVfhXc& picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
TY5R=jh= {
*e<}hmDr return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
%nG>3.% }
^Wn+G8n FnI}N;" Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
#)@#Qd 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。
\S1W,H| sKJr34 template < typename T > struct picker_maker
$ M/1pZ {
8nL9#b typedef picker < constant_t < T > > result;
4jGN:*kZ } ;
dQ_4aO template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
_l1"X ^Aa {
oI'& &Bt typedef picker < T > result;
^q#[oO } ;
wwQ2\2w>Hm [h !i{QD 下面总的结构就有了:
J*Ie# :J] 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。
^,FG9 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。
X6_
RlV]Sk picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
"6U@e0ht 至此链式操作完美实现。
%d*0"<v gK@`0/k{ ;yyR_NS 七. 问题3
KUK.;gG*Z 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。
x*RSD,3 #sBL E template < typename T1, typename T2 >
12?!Z ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
JtsXMZz {
e|5@7~Vi return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
VBS}2>p }
#5kclu%L$ N~fE&@- 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:
:zq Un&k& ?1c7wEk template < typename T1, typename T2 >
Q672iR\#) struct result_2
hdcB*j?4 {
L N.:>, typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
e$WAf`* } ;
8x LXXB _+nk3-yQw 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
GDe,n 这个差事就留给了holder自己。
B$YoglEW: oU @!R 4o;;'P template < int Order >
EJMd[hMhe class holder;
TC44*BHq template <>
- 0q263z class holder < 1 >
5Phsh {
JZ![:$: public :
D`!BjhlW
template < typename T >
XP0;Q;WF} struct result_1
Yy 0" G {
K(lSR typedef T & result;
b_6cK# } ;
{r$Ewc$Yb7 template < typename T1, typename T2 >
Ok@`<6v struct result_2
9}a$0H
h {
]\A=[T^ typedef T1 & result;
]!P8 {xmb@ } ;
S]|sKY template < typename T >
rc<Ix typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
d4ld-y {
%72(gR2Wa2 return (T & )r;
8 >LDo"< }
3**t'iWQ template < typename T1, typename T2 >
]+m2pEO typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
U1Fo #L {
>i >|] return (T1 & )r1;
8#tuB8> }
1n}#54 } ;
8>
$=p4bf ^BRqsVw9 template <>
F=w:!tqA class holder < 2 >
(~{Y}n]s {
,dK)I1"C public :
\}W3\To_ template < typename T >
3(|,:"9g struct result_1
j<~T:Tk {
#.*w) typedef T & result;
H~vrCi~t" } ;
~Js kA5h|& template < typename T1, typename T2 >
DCZG'eb struct result_2
|4
\2,M# {
nh5=0{va|L typedef T2 & result;
*s"OqTM]x } ;
z,E`+a; template < typename T >
-P|claO0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
`[#id@Z1 {
4@Db $PHs return (T & )r;
WwZ3hd }
V>Z4gZp5sc template < typename T1, typename T2 >
3(t,x typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
_6,\;"it?8 {
] dJ"_ return (T2 & )r2;
|94o P>d }
dL'oKh, } ;
v6=%KXSF o@.{|j {5X,xdzR 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> >。
$H)!h^7^9 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
:2==7u7v? 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
l-v m`-_# R6fkc^ return l(i, j) = r(i, j);
DW9MX`!Xc 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
b=2:\F C,eP!_O return ( int & )i;
FNF `Z return ( int & )j;
>K,QP<B 最后执行i = j;
WrDFbcH 可见,参数被正确的选择了。
1 /{~t[*. L8h!%56s ak|
VnNa] _Y&.Nw
H,GjPIG 八. 中期总结
&QfEDDJ 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:
fvH{va. 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Y %bb-|\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。
w*/@|r39 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
4D<C;>*/b yUo8-O aL7 *aM7d>nG5 d;gs1]E50 PcT] Ym\<@[3+! 九. 简化
3'0vLi 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。
SZr c-f_ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
IaSPwsvt' 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:
RDHK'PGA 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
H{5,
-x +-*/&|^等
<2 [vR|Q* 2. 返回引用。
obF|;fwPnR =,各种复合赋值等
71AYDO 3. 返回固定类型。
M_%KhK 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
hLZfArq} 4. 原样返回。
A_U=`M=- operator,
59j`Z^e 5. 返回解引用的类型。
{p/Yz# operator*(单目)
+kYp!00 6. 返回地址。
]k]bLyz\J operator&(单目)
3>L5TYa 7. 下表访问返回类型。
}MMKOr( operator[]
\ Xh
C 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
)6p6<y operator<<和operator>>
Nb ~J'" b,+KXx 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。
zT&"rcT"> 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
e
}C,) *@#Gc%mGu template < typename Left >
N]iarYc struct value_return
Q) aZ0 Pt {
,|VLOY^ template < typename T >
PH8
88O struct result_1
ub>:dNBN {
Qu'#~#L` typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
H#YI7l2 } ;
/"A=Yf ai?J template < typename T1, typename T2 >
9RJ#zUK struct result_2
oVHe<zE. {
l%mp49< typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
>S }X)4 } ;
hwe6@T.# } ;
7Rtjm 6g#yzex
qP;1LAX 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
RZ{O6~VH Lks+FW 下面我们来剥离functor中的operator()
v07A3oj 首先operator里面的代码全是下面的形式:
%2I>-0]B af@a / return l(t) op r(t)
p>?(uGV return l(t1, t2) op r(t1, t2)
GQYn |vm return op l(t)
]5a3e+ return op l(t1, t2)
/2=9i84 return l(t) op
`.~S/$a.& return l(t1, t2) op
w<!,mL5 N return l(t)[r(t)]
\l3z<\ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
=d"5kDK-m 7\g#'#K 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:
19O 单目: return f(l(t), r(t));
;J+iwS*Z return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
s Adb0 A 双目: return f(l(t));
}8}`A\dgV return f(l(t1, t2));
J^#g?RHN>m 下面就是f的实现,以operator/为例
\DE,
, ,jz~Np_2 struct meta_divide
|n;);T( {
_\k?uUo&,^ template < typename T1, typename T2 >
;!
?l8R static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
1@LUxU#Uu$ {
J"E _i] return t1 / t2;
^.@%n1I"5y }
MRo_An+ } ;
j`@`M*)GB q!U$\Q& 这个工作可以让宏来做:
K>~YO~~ \5<Z [#{ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
->;2CcpHB template < typename T1, typename T2 > \
(AjgLNB static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
f0^s<:* 以后可以直接用
fsEQ4xN' DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
,37<FXX, 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
=c,7uB (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。。。)
D{7^y>8_Y- <a_(qh@B "v0bdaQH3 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
,m0M:!hK "R)n1,0 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
wS,fj gX class unary_op : public Rettype
]57Ef'N {
cQd?,B3#F Left l;
*v8daF public :
sxuP"4 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
OUwnVAZZ6 [+A]E,pv]1 template < typename T >
9vDOSwU* typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
m0.g}N-w {
}zkFl{/u return FuncType::execute(l(t));
`mD!z.`U }
jzpDKc% J_yXL7d template < typename T1, typename T2 >
`w4'DB-R) typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
U8>4Cl J4 {
K9 }Brhe return FuncType::execute(l(t1, t2));
vAop#V }
AH'3
5Kf) } ;
0x*|X@6\ o>+ mw| { FY)]yz 同样还可以申明一个binary_op
g<^A(zM |Axbx? template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
~bzac2Rp class binary_op : public Rettype
*m>[\) {
^gyI-S(; Left l;
BaP'y8dVN Right r;
N5K2Hv<" public :
K3=0D!D q binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
BL>~~ d+]= l+& template < typename T >
QH7 GEj] typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I} Q+{/?/ {
\AoqOC2u return FuncType::execute(l(t), r(t));
)J+OyR= }
}#&[[}@th 6M_ W( template < typename T1, typename T2 >
q6sb;?I typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A{)pzV25 {
yeIS} O return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
!or_CJ8% }
g__s(
IJ } ;
dOaCdnd~ sL\ {.ad5 5"1wz 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
_e8v12s 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
@\oZ2sB DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
hiV!/}'7 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。
}{,Wha5\n 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
(igB'S5wf 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。。。
>fT%CGLC0 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
xbcmvJrG 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)
(5+g:mSfr 下面是修改过的unary_op
:p)^+AF"5 M5:*aCN6P template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
jVoD9H
F/ class unary_op
8a8D0}' {
y|0/;SjV Left l;
p0CPeH a[rb-Z public :
o F_rC[ D ZZRu8~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
#^aa&*<D_ sc# EL~ template < typename T >
!z2xm3s{]p struct result_1
H)&iFq {
_):@C:6 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
GCw4sb4~w } ;
0SIUp/. {<}Hut:a template < typename T1, typename T2 >
O/(vimx.#F struct result_2
c`S+>: {
v,~fG>Y} typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
+`mI\+y, } ;
<rui\/4NJ :w|=o9J template < typename T1, typename T2 >
Ets6tM` typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g6.I~oQj {
;:R2 P@6f return OpClass::execute(lt(t1, t2));
CZ$B2i6 }
/yx)_x{ :mLXB75gH template < typename T >
ywyg(8>zE typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Mty[)+se {
gzW{h0iRr return OpClass::execute(lt(t));
4eSFpy1 }
DaGny0|BB _.]mES| } ;
pAA)?/&oKV ]WcN6|b+ w0H#M)c 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
rL+.3ZO):P 好啦,现在才真正完美了。
SGy2&{\Z 现在在picker里面就可以这么添加了:
IBu\Sh- Pn@DHYP template < typename Right >
cmCD}Skk picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
SG0PQ {
t7V7 TL!5' return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
(64es)B}" }
{5%d#|? 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
&?xmu204 gyh8 V=1zk-XC jr#*;go E&@#*~ 十. bind
<_=O0 t|6 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
c1y+kvv 先来分析一下一段例子
x7i<dg& BE~-0g$W _]D
6m2R int foo( int x, int y) { return x - y;}
!
jDopE0L bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
D8Mq '$- bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
5.yiNWh 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
II~91IEk 我们来写个简单的。
R@_3?Z!W= 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
sD{Wc%5 对于函数对象类的版本:
kw2d<I$] 1_c%p#?K template < typename Func >
GM)q\Hx{ struct functor_trait
u.?jW vcv {
O?A% typedef typename Func::result_type result_type;
^si[L52BZ } ;
!V/7q'&t= 对于无参数函数的版本:
2:nI4S w5/6+@} template < typename Ret >
>@4AxV\ struct functor_trait < Ret ( * )() >
iAXGf V {
=43NSY typedef Ret result_type;
{&B0kjf } ;
?q2Yk/P 对于单参数函数的版本:
BTG_c_?]e Gui[/iY,F template < typename Ret, typename V1 >
uf (_<~ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
hJk:&!M=T {
E?BF8t_fTE typedef Ret result_type;
Y(?SE< 4R } ;
|68/FJZ,5 对于双参数函数的版本:
-O-?hsV)y g4 +Hq * template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
.ns=jp struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
:^>&t^E {
u5KAwMw%Q typedef Ret result_type;
#
kNp); } ;
}? c%L8\ 等等。。。
rwgj] 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
8xhx*A A 2A_F|f template < typename Func >
v.u 5% struct func_return
e+VE FWz {
h9iQn<lp4. template < typename T >
5tZ0zr struct result_1
R?- zJ ; {
qcQq.cS_'N typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
U^U
hZ! } ;
-:J<JX)o 72*j6#zS template < typename T1, typename T2 >
KMQPA>w# struct result_2
e L}X(). {
`P*BW,P'T typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
BS?$eai@:9 } ;
bz~aj}"` } ;
[/ertB y}|E) owVks-/ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
$%
gz ,{ c813NHW template < typename Func, typename aPicker >
3#>%_@< class binder_1
Q1|zX@, {
yaWY>sB Func fn;
KU+\fwYpnk aPicker pk;
S{f,EBE public :
V
d]7v >lzXyT6x8 template < typename T >
`Lavjmfr2V struct result_1
{d0-. {
f\.y z[ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
DQc\[Gq& } ;
twbxi{8e. 8ZM#.yBB template < typename T1, typename T2 >
GU/-L<g struct result_2
P4eH:0=# {
Q7<VuXy typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
U|\ .)h= } ;
6KXW]a ` c14d0x{ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
uGqeT#dP /{R. template < typename T >
NJ-Ji> w typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
gFu,q`Vf* {
vNl)ltzJF return fn(pk(t));
dga4|7-MY }
BGwD{6`U template < typename T1, typename T2 >
l"DHG`kb typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,R3TFVV!? {
m.! M#x2! return fn(pk(t1, t2));
Di4GaKa/ }
5;XYF0 } ;
ED" fi$ XuHR Wi>m}^}9 一目了然不是么?
%N`_g' r! 最后实现bind
z9g6%RbwX $?]`2*i SBs! 52 template < typename Func, typename aPicker >
S_OtY]gF picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
BT_XqO {
*n7=m=%) return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
(6:.u.b }
/93z3o7D> gH\>",[ 2个以上参数的bind可以同理实现。
748:*
(O 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。
P3Lsfi. vD?D]8.F~Q 十一. phoenix
$e--"@[Y Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Gau@RX:O Ak kF6d+ for_each(v.begin(), v.end(),
q 5z^y(Sv (
vq+CW?*" do_
7wPI)]$ [
0R[fH cout << _1 << " , "
S<cz2FlV ]
0j6b5<Gpc* .while_( -- _1),
L%Rw]=v}v cout << var( " \n " )
c ^.^5@ )
1r}i[5 );
^RT_Lky Y&U-d{" 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:
v{uq 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
2rf8)8': operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
n8_X<jIp3 那么我们就照着这个思路来实现吧:
vc p{Gf|^ *i:8g( v~T)g"_| template < typename Cond, typename Actor >
RLF6Bc class do_while
JehanF[ {
]Sa#g&}T> Cond cd;
8]`s&d@GY Actor act;
YlGUd~$`"+ public :
yUpN`; template < typename T >
CsycR @[ struct result_1
?YZgH>7" {
#0uu19+} typedef int result_type;
jQ%1lQ#R) } ;
Mog [,{w C,W_0=!e do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
etiUt~W M:%g)FgW template < typename T >
K{/i2^4 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3'` &D/n {
Y$n+\K do
L/-SWid) {
ol/@)k^s> act(t);
R8u8jG(4 }
'h'pM#D while (cd(t));
rA B=H*|6 return 0 ;
/}>8|#U3y }
wzd(=*N } ;
D})/2O p #-G@ p Ot`%5<E^ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
fx(8 o+ 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。
2#lpIj 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。
g_P98_2f.k 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。
y'odn ; 下面就是产生这个functor的类:
mhhc}dS(H 8~-TN1H 3))R91I template < typename Actor >
)^s>2 1 class do_while_actor
;7?oJH; {
H,w8+vZ4\ Actor act;
wZ\93W-} public :
X;6;v] do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
#xu1
eX0< =0Y0o_ template < typename Cond >
\:1$E[3v picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
sfw*_}y } ;
x,10o &`n:AR` z8}QXXa 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
\9#f:8Q 最后,是那个do_
+[uh);vD`G 1
Vt,5o5 >h#juO" class do_while_invoker
mkyYs[ {
EHn!ZrQgh public :
:6t73\O template < typename Actor >
h;+O96V4. do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
>TCit1yD {
G`0{31us return do_while_actor < Actor > (act);
rCA!b"C2 }
UsU
Ri } do_;
RxJbQs$Ph [9Rh" H;h 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
JJWPte/ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
r`6f 最后来说说怎么处理break和continue
t855| 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。
gsM$VaF( 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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