一. 什么是Lambda
#+r-$N.7 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
m.lNKIknQ 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,
Xst&QKU n NAJ8z}Nt }LE.kd& 7O"T`> class filler
iPE-j#| {
0k3^+#J public :
+y -:(aP void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
:<nL9y jt } ;
aIkxN& d[ {=/~0 xXLKL6F(\ 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:
$BNn 1C8[ bZa?h.IF ]jM D'vg^b KxiZx I for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
M"~B_t,Nw &0Nd9%> ;r8,Wx@f1C 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
ZVda0lex& 6`EyzB%.$ }<S|_F &4DvZq= 二. 战前分析
Hjlx,:'M 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。
na%9E8;:&v 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
pW!] x37r{$2 '\
6.GP for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/GCSC8T /* --------------------------------------------- */
Qa"R?dfr vector < int *> vp( 10 );
YMz[je transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
|[xi"E\ /* --------------------------------------------- */
MJ>(HJY6?% sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
-7\RO%U /* --------------------------------------------- */
g2F~0%HY int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
XjL( V1 /* --------------------------------------------- */
#bf^Pq'8 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
=(v/pLLK? /* --------------------------------------------- */
-Xx,"[sN\w for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
o'R_kadN[T K@W~ IgSe%B I7]45pF 看了之后,我们可以思考一些问题:
mVk:[
}l6 1._1, _2是什么?
JCE364$$" 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。
,{YC|uB 2._1 = 1是在做什么?
P`RM"'Om 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。
GAPZt4Z2 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。
mo<g'|0 hZ$* sf l*pCG`@J# 三. 动工
US4X CJxB 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
oSE'-8( @p}H@#/u\ 92eS*x2@ *FOTq'%i template < typename T >
4oCnF+( class assignment
x4fLe5xv {
|1rBK.8 T value;
'gQm%:qU3r public :
L P.- assignment( const T & v) : value(v) {}
=]"[?a > template < typename T2 >
*:)#'cenI T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
gl00$}C } ;
_U'edK]R 8=t?rA vR#A7y @! 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Y|KX:9Y@ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
5wr0+Xo sp'q=^t '(I"54W .LV=Z0ja class holder
7*u0)Hog {
!/Hln;{ public :
:B)w0 tVw template < typename T >
<XGOcekG assignment < T > operator = ( const T & t) const
L"#Tas\5 {
*$uKg zv3 return assignment < T > (t);
^8E/I]- }
'X{7b
< } ;
%p^C,B{7w trM8p u{exQ[,E 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
hnH:G`[F /C_O/N static holder _1;
;LthdY()n( Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
&`t-[5O\ "'s`? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Mm|HA@W^ 而不用手动写一个函数对象。
=yfr{5}R 'U5
E{ rJD>]3D 5p S\GG(#b! 四. 问题分析
TY~0UU$ 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。
sK}Ru?a) 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
Q
>)?_O( 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Hm%[d;Z7 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
1rTA0+h 下面我们可以对这几个问题进行分析。
TkmN.@w_C kRZ( 五. 问题1:一致性
! X*L<)=nh 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?|
rDm>Rm= 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
cb|`)"<HN K)@]vw/\ struct holder
H;Z{R@kf {
CM8WI~ //
V|<qO-#. template < typename T >
';zLh T & operator ()( const T & r) const
?Q:se {
/vSFQ}W return (T & )r;
]qhVxeUm }
*)g*5kKN } ;
]!0 BMZmf v;jrAND 这样的话assignment也必须相应改动:
5as';1^P&* ;k(|ynXv template < typename Left, typename Right >
~d){7OG class assignment
)Q~Q. {
5N`g Left l;
DpI_`TF#$Z Right r;
?jz{fU public :
|oPqX %? assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
7q$9\RR5 template < typename T2 >
Ay"x<JB{U2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
(Q#ArMMORI } ;
vWjK[5
M% kZSe#'R's 同时,holder的operator=也需要改动:
~F
uD6f N~Ax78TX template < typename T >
8t0i
j assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
rS)7D {
w.^k':," return assignment < holder, T > ( * this , t);
Z*jhSy }
ely&'y! ~8}"X] 4 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
m6+2rD 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
PY)C=={p ,Sghi&Ky return l(rhs) = r;
/xj'Pq((}p 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
8t9sdqM/C 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
E5-8tHV r(%#@?& template < typename Tp >
:mL\KQ class constant_t
:t^=~xO9 {
F2>o"j2 const Tp t;
|)
THuE( public :
G'}%m;-mt constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
|;9OvR> A template < typename T >
2!{CNt.- const Tp & operator ()( const T & r) const
[@Uc4LX {
{hZZU8* return t;
3_vggK% }
>(:KEA } ;
nb(#;3DQ ]
M_[*OAb 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Zff-Hl 下面就可以修改holder的operator=了
4>$>XL1 oV,>u5:B template < typename T >
j%~UU0(J assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
6;[iX`LL {
q+|Dm<Ug return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
[<8<+lH=P }
)wSsxX7: w4RP*Da?: 同时也要修改assignment的operator()
QqtFNG (O/hu3 template < typename T2 >
Kgk9p`C( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
3P I{LU 现在代码看起来就很一致了。
|hOqz2| 2$\Du9+ 六. 问题2:链式操作
vnXpC!1 现在让我们来看看如何处理链式操作。
4Q_2GiF_
? 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。
l&;#`\s!V 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。
z}u 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。
qhL e[[> 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
wyvs#T 6i=m1Yk template < typename T >
(p^q3\ struct result_1
e,:@c3I {
f0MHh5 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
R"=G?d) } ;
@qg=lt|(F \HTXl] 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:
@i6D&e= .CwMxuW template < typename T >
Ms^,]Q1{ struct ref
3u+~!yz {
{jggiMwo.v typedef T & reference;
RHVMlMX } ;
W#-M| template < typename T >
F-UY~i8 struct ref < T &>
jDy {
.VTHZvyn typedef T & reference;
a8A8?: } ;
!oM1 }3M\&}=8 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
V&)-u(s_S/ *hFT,1WE=+ template < typename T >
WElB,a-RCp typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
vIz~B2%x {
w9c return l(t) = r(t);
a2o+tR;H }
2Hy $SSH 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
txTDuS 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
+}X@{DB 80axsU^H0 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
M0"xDvQ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
0&c12W|B<L _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
YadyRUE +5 调用divide的对象返回一个add对象。
{@B<$g 最后的布局是:
3mr9}P9; Add
>(~;V; / \
`')3} Divide 5
5I t+ S+a / \
O8 k$Uc _1 3
1_XdL?h#o 似乎一切都解决了?不。
H.!M_aJH 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
Sf
lHSMFw 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
b _cD
>A OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
<:>a51HBX :2K0/@<x template < typename Right >
Z`q?p E>R assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
+<8r?d2 Right & rt) const
e9N"{kDs6 {
&YqgMC return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
%3'80u6BCJ }
o!\Vk~Vi& 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
AGS?<6W- XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
n#bC, 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
TJ2$
Z 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。
N[ E
t 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。
80
i<Ij8J 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?
ndW??wiM 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:
z9'ME ]NG`MZ
template < class Action >
<E!M<!h class picker : public Action
?
vk;b! {
3QU<vdtr public :
o;_v' picker( const Action & act) : Action(act) {}
l9#M`x9 // all the operator overloaded
?5jkb } ;
OpUC98p?@ A;q}SO%b 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。
|brl<*: 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:
tE=P9 \4 rjx6Ad/\ template < typename Right >
1i#M(u_ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
m7g; psg {
E3;[*ve return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
h68sQd }
U]d{hY." LF{d'jJ&K Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
NFU 5+X-c 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。
LIirOf~e;! qmv%N template < typename T > struct picker_maker
Da)9s %_4 {
YYZE-{ % typedef picker < constant_t < T > > result;
cZ%weQa#N) } ;
*d?,i-Q.+ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
j01#Wq_\fk {
|*i0h`a typedef picker < T > result;
GC~Tf rf=r } ;
$Rd74;edn *|a_(bQ4@ 下面总的结构就有了:
-:AknQq functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
*<"xF'C picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
pRc@0^G picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
_{C:aIl[2 至此链式操作完美实现。
*:aJlvk O-}{%)[ F 3-Xum*)Y 七. 问题3
b jZcWYT 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
]k
"
j !T#~.QP4 template < typename T1, typename T2 >
1^b-J0 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_Cj u C`7 {
AQQeLdTq return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
4}gqtw: }
q.g<g u] L6J=m#Ld 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
s+h`,gg9 BC9rsb template < typename T1, typename T2 >
XGbtmmQG struct result_2
_U|s!60' {
|Q?IV5%$ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
pg [F{T< } ;
xQ-]Iw5 -c~nmPEG6 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?
{: T'2+OH> 这个差事就留给了holder自己。
DnMfHG[< @K3<K( HYZ94[Ti template < int Order >
B9&"/tT class holder;
hwSn?bkw template <>
)apqL{u:= class holder < 1 >
-;Y*;xe {
c7[|x%~ public :
C;-9_;& template < typename T >
7D|g|i struct result_1
h%8[];*DpN {
V<ziJ7H/ typedef T & result;
am]$`7R5d } ;
W}50E.\# template < typename T1, typename T2 >
FrIgu k1 struct result_2
2$V]XSe {
^dJ/>?1 typedef T1 & result;
K|[[A)tt6 } ;
"\Zsr6y template < typename T >
4nN%5c~= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
XkDjA#nx` {
PxhB=i!'$ return (T & )r;
kXFgvIpg< }
1
`hj]@.] template < typename T1, typename T2 >
/EZF5_`bT typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
MN}@EQvW== {
&}_E~jKK return (T1 & )r1;
4onRO!G, }
w4\b^iJz } ;
f R$E*Jd /. k4Y template <>
d3v5^5kU class holder < 2 >
\tc4DS {
Uf}s6# public :
U3}r.9/ template < typename T >
u]lf~EE struct result_1
N,0l5fD~T {
kAsYh4[ typedef T & result;
f"\G"2C } ;
j7IX"O%f\ template < typename T1, typename T2 >
(C
dx7v2Nh struct result_2
{*RyT.J {
.]SE>3 typedef T2 & result;
l}:&} } ;
/o Q^j'v template < typename T >
9D#"Ey typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
V^Z"FwWk {
6 9_etv return (T & )r;
A.8{LY; }
hsr,a{B%$ template < typename T1, typename T2 >
..`J-k typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
hK5BOq!y {
tgCEz% return (T2 & )r2;
se(ZiyHp }
L #c*) } ;
1S/KT4 #EQwl6 u/-ul 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> >。
b+bgGLo 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
TUuw 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
q1Gc0{+) \ bNN]= return l(i, j) = r(i, j);
xfZ. 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
9y "R, O~sv^ return ( int & )i;
?:73O`sX: return ( int & )j;
fTQRn 最后执行i = j;
^Tgu]t 可见,参数被正确的选择了。
K: hZ 29p`G1n \wwY?lOe wQ-pIi{G ^NwXvp>7- 八. 中期总结
pB*8D 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:
US3rkkgDO 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
lMoi5q 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
`/$yCXy 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Y%eFXYk. fn(<
<FA) GvQKFgO6h Z7>pz:, AWsy9 >1u!(-A 九. 简化
tl5}#uJ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
Qa-]IKOs 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
^'9:n\SKQ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
4&]Sb} 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
`L n,qiA +-*/&|^等
.;nU"
a3' 2. 返回引用。
I.#V/{J =,各种复合赋值等
/<ODP6Yy; 3. 返回固定类型。
GxjmHo 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
BSU%.tmI 4. 原样返回。
4B?8$&b operator,
c4H5[LPF 5. 返回解引用的类型。
j_YpkKhen operator*(单目)
m?wPZ^u 6. 返回地址。
@Tk5<B3 operator&(单目)
<=D!/7$O 7. 下表访问返回类型。
`P/7Mf operator[]
|Rk9W 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Z{&dzc operator<<和operator>>
vw(X9xa ,c }R*\ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
)*6]m1 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
od\-o:bS a;@G template < typename Left >
7tbM~+<0 struct value_return
hdW}._ {
,n)f=q*% template < typename T >
6jS:_[p struct result_1
#Xdj:T<* {
MC=pN(l typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Jw "fqr } ;
%#7NCdk;S Z|l/6L8 template < typename T1, typename T2 >
J4Yu|E<& struct result_2
IXQxjqd^ {
).IB{+ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
NmbA~i } ;
vxN,oa{hf } ;
p@`]9tLP(K Zw4z`x1f /O@TqH 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
_p<]jt V!^5#A< 下面我们来剥离functor中的operator()
:&59N^So| 首先operator里面的代码全是下面的形式:
VAGQR&T? Lmp_8q-Ej return l(t) op r(t)
YC,s]~[[ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
\Z~|ry0v{d return op l(t)
f&5'1tG return op l(t1, t2)
cviPCjM return l(t) op
kF,_o/Jc return l(t1, t2) op
Cf&.hod return l(t)[r(t)]
qGezmkNFm return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
J*I G]2'H O:G5n 5J 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
p0r:U<& 单目: return f(l(t), r(t));
kx3?'=0;5 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
:U>[*zE4& 双目: return f(l(t));
St`3Z/|h return f(l(t1, t2));
:9c[J$R4 下面就是f的实现,以operator/为例
Ng=_#< xMOq/") struct meta_divide
Qg^Ga0Lf6 {
3n ~n-Jo template < typename T1, typename T2 >
3Ql77?&k static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
yAyq-G"sO {
<Sn;k[M}d return t1 / t2;
S!Z2aFj }
^*-6PV#Z } ;
6!& DH#M r:xbs0
7 这个工作可以让宏来做:
cJ^:b4j JJE3\
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
T ?HG}(2 template < typename T1, typename T2 > \
q`u ^ sc static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Ja`xG{~Y7i 以后可以直接用
lPBWpHX DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
#.KVT#%~{ 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
%qI.Qw$ (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。。。)
sfo+B$4| TAE@KSPvo }I )%G w 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
|O!G[|/3 [p:mja.6y template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!Au@\/} class unary_op : public Rettype
7k<6oM1 {
BSyl!>G6n8 Left l;
45
\W%8 public :
igGg[I1? unary_op( const Left & l) : l(l) {}
1Uy'TEk IGKtugU% template < typename T >
D~^P}_e. typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,JU3w {
Q"(*SA+-| return FuncType::execute(l(t));
QGq8r> }
iL48 /
%9DO template < typename T1, typename T2 >
\H&8.<HJ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;"R1>tw3) {
}M0GPpv return FuncType::execute(l(t1, t2));
g]mR;T3 }
rYn)E=FG/ } ;
*ydh.R<hb C)z?-f D\@)*" 同样还可以申明一个binary_op
U)sw
Iis E %@,!
( template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
~'.SmXZs class binary_op : public Rettype
WBd$#V3 {
uH.1'bR?a Left l;
?LAiSg=eq Right r;
eE0'3?q( public :
<0h,{28 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
{^jRV@ FpYeuH% template < typename T >
r:~q{ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+U^H`\EUr {
V/dL-;W; return FuncType::execute(l(t), r(t));
7.W$6U5 }
ahmxbv3f=5 t`!@E#VK template < typename T1, typename T2 >
oQ{
X2\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Pxy+W*t {
x^XP<R{D return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
$E@U-=m }
h(4&!x
} ;
k;~*8i=%,\ \;FE@ hf1h*x^J 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
esk~\!d 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
yBYZ? gc DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
_7bQR7s 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
GpC*w
~ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
h2_A' 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
jiGXFM2 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
gK_#R] 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
b.#0{*/G 下面是修改过的unary_op
"">{8 >V$
S\" template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
o ?`LZd:{ class unary_op
jFH wu* {
x
T{s%wE Left l;
z 0-[ RGg !;U;5 e=0 public :
%h9'kJzNk t^|GcU] unary_op( const Left & l) : l(l) {}
.:(T}\]R r=4vN=: template < typename T >
*!c&[- g struct result_1
,w|Or}h]7 {
x4Wu`-4^ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
wN2D{Jj } ;
zS/1v+ VC.zmCglo^ template < typename T1, typename T2 >
=>Q$S struct result_2
h{/lW#[ {
ur|
vh5 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
2SRmh!hr } ;
l\"wdS} W6!o=() template < typename T1, typename T2 >
"59"HVV typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j|DjO?._' {
#8CeTR23cw return OpClass::execute(lt(t1, t2));
{osadXdC }
uMb[0-5 =EQaZ8k template < typename T >
rk7d7`V typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3ahbv%y {
5}|bDJ$% _ return OpClass::execute(lt(t));
ohlCuH3 }
xDO1gnH% w%uM=YmuT } ;
m2>$)\-; )>r sX) | h%0)_ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
myqQqVW 好啦,现在才真正完美了。
)Pj4_$uM 现在在picker里面就可以这么添加了:
iNG =x V:h3F7 template < typename Right >
g..&x]aS( picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
qE@H~& {
#``Alh8 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
g=Bge) }
T_I ApC 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。
rvRIKc|}l {Z_?7J&z 9|x{z xv9G% w1:%P36H 十. bind
byN4?3F 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。
5]F4.sa 先来分析一下一段例子
HzZ.q2Zz% kB]?95>Wx @s8wYcW int foo( int x, int y) { return x - y;}
5fuYva
>Ik bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
V1
{'d[E* bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
P:k!dRb9{ 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。
&.chqP(| 我们来写个简单的。
ueu=$.^;g 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
~^v*f 对于函数对象类的版本:
CJf4b:SY@ jVInTR0f[ template < typename Func >
ofy)}/i struct functor_trait
wY{!gQ {
6>F1!Q typedef typename Func::result_type result_type;
miEf<<L#z } ;
h{.x:pPXy 对于无参数函数的版本:
.&;:X ) GN=-dLN template < typename Ret >
~4=XYYcka struct functor_trait < Ret ( * )() >
ZL+46fj {
G4{TJ,~ typedef Ret result_type;
XEb+Z7L 1 } ;
T&u25"QOf 对于单参数函数的版本:
Y8Z-m (OQ %R@&8 template < typename Ret, typename V1 >
wt1Y&D struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
f,:2\b?. {
6'\VPjt typedef Ret result_type;
[9,34/i } ;
my*E7[ 对于双参数函数的版本:
,%$Cfu fk'DJf[M template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Q|tzA10E
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
:,pdR>q%(y {
ku^0bq}BrH typedef Ret result_type;
@i>o+>V } ;
)O$T; U 等等。。。
NzC&ctPk 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
w(UZmZb} A}MF>.!}C template < typename Func >
8
_|"+Ze struct func_return
G^A }T3 {
<59G template < typename T >
^#&PTq> struct result_1
j38>5DM6L {
7da~+(yhr typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-MuKeCgi } ;
~5
e
1& q|S,^0cU template < typename T1, typename T2 >
f1X]zk(=W struct result_2
?7Skk {
]6;oS-4gu? typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
]Ag{#GJ5D } ;
(tzfyZ M } ;
GpGq' 8|( 0uhIJc'2 Q0(3ps~H 最后一个单参数binder就很容易写出来了
A1/[3Bz g7O,
< template < typename Func, typename aPicker >
.7r$jmuFs class binder_1
z.0!FUd {
ydf;g5OZ Func fn;
cBDOA<]r, aPicker pk;
!= u
S public :
Z8q*XpUH TM0DR'. template < typename T >
1SY3 struct result_1
DPylc9[- {
+Q&CIo typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
H;Cv]- } ;
7U`8W\- %lqrq<Xn template < typename T1, typename T2 >
J%lEyU struct result_2
C:{&cIFrPe {
eZ;DNZK av typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
W=zp:6Z~ } ;
dY'>'1>P
9 }(v <f*7=n binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
S'(Hl}h!. @+(a{%~7y template < typename T >
h f9yK6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8e}8@[h {
zZI7p[A[3 return fn(pk(t));
f<l.%B }
(m&''yaH template < typename T1, typename T2 >
:my@Oxx4@ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
cDqj&:$e {
66MWOrr return fn(pk(t1, t2));
0]MI*s>& }
y>|AX/n } ;
06fs,!Q@ n%I9l] ~PiCA 一目了然不是么?
?PDrj/: * 最后实现bind
&ZAc3@l[c "MU)8$d .8/W_iC92 template < typename Func, typename aPicker >
/<it2= picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
hnnPi {
brClYpp,h return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
xD4G(]d! }
`]m/za%7 =*Y=u6? 2个以上参数的bind可以同理实现。
) kK" 1\m 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。
Ps9YP B- %LBT:Aw 十一. phoenix
n^$HC=}S Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
egy#8U)Z OvtiFN^s' for_each(v.begin(), v.end(),
=%R|@lz_x (
f f_| 3G do_
$-;x8O]u [
A3mS Sc6 cout << _1 << " , "
k80!!S=_> ]
;P2(C >| .while_( -- _1),
77o&$l,A| cout << var( " \n " )
`%Uz0h F )
fqS
cf}s );
V'XvwO@ J&jig?t 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:
C!J6"j 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
~n`G>Oe3 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
\|q.M0 那么我们就照着这个思路来实现吧:
W5a>6u=g, TM?7F2 E?3$ *t template < typename Cond, typename Actor >
TM1J1GU class do_while
N6*v!M+ {
.Wq" Cond cd;
~L=Idt!9 Actor act;
jj*e.t:F public :
7COJ.rA template < typename T >
/e4#DH struct result_1
&4-rDR, {
7z4u?>pne* typedef int result_type;
6N]V.;0_5 } ;
1[r; {qkd63X do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
1q(o3% b=j]tb, template < typename T >
O.~@V(7ah typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
d*TpHLm {
m1(cN%DBd do
NK0hT,_ {
bLpGrGJs act(t);
?{M!syD< }
9dXtugp| while (cd(t));
/"%QIy'{ return 0 ;
Il9pL~u }
FWzf8*^ } ;
j2"Y{6c b(McH*_8e GDj
ViAFm 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
9X PQ1LSx 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。
mQ]wLPP{1 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。
L?(%
* 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。
k1
下面就是产生这个functor的类:
IfGQeynj J((.zLvz 8{Id+Q>Vo, template < typename Actor >
>J[Wd<~t class do_while_actor
B[rxV {
>o"3:/3 Actor act;
Ood'kAH1B public :
]kd )j do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
wc5OK0| >f*[U/{ K template < typename Cond >
KU}HVM{ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
`X7ns? } ;
M1f^Lx StuDtY I=3e@aTZ, 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
uY;2tZldf= 最后,是那个do_
{%;KkC8=R jW-j+WGSM (SlrV8; class do_while_invoker
gB?~!J? {
{!C ';^ public :
boR&'yX template < typename Actor >
tT;=l[7% do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
6!}tmdzR {
t $+46** return do_while_actor < Actor > (act);
OgTE^W@ }
fuxBoB } do_;
"A_WU| O/(qi8En 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
w*Gv#B9G 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
3 TN?yP) 最后来说说怎么处理break和continue
> Rbgg1^]5 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。
*YFe 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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