一. 什么是Lambda
|J&\/8Q 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
,
'pYR]3 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,
#
&v4c c9|4[_&B~ )M8d\] q%3VcR$J class filler
w~]2c{\Qz {
P27Ot1px public :
,HjJ jpE void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
P
y'BMk } ;
Z518J46o [+[W\6 y_WC"
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
Oc)n,D)0 :,8y8z$+ ]j&m\'-s ioi/`iQR for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
wkt4vE87
qCI&H7u@ [MeivrJ+ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
t#(NfzN st w@@GQ 0}i
9`p lU1SN/'zx 二. 战前分析
e@hPb$7 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
>@N.jw>#T 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
1]}\h]* !&U75FpN}: <$nPGz)} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Q=Q+*oog /* --------------------------------------------- */
f}c;s vector < int *> vp( 10 );
?O25k!7 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
i@/% E~ W /* --------------------------------------------- */
=9&2udV1 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
JQ+Mg&&Q /* --------------------------------------------- */
48p3m)5
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
KDN#CU /* --------------------------------------------- */
L4iWR/& for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
whI4@# /* --------------------------------------------- */
R&uPoY,f for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
7] y3<t /qQx~doK |6AR! ic G 9x 看了之后,我们可以思考一些问题:
dOD(< 1._1, _2是什么?
zfU Do`V~ 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。
4W>DW`{ 2._1 = 1是在做什么?
tN{0C/B9 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。
2[w9#6ly 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。
H [+'>Id: @;EQ{d uz8eS'8 三. 动工
i?_Q@uA~<: 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
mLq0;uGL| P~(&lu/;P :$Cm]RZ !KV!Tkx h template < typename T >
6F^/k,(k4 class assignment
za6 hyd^ {
B~o3Z T value;
9ERdjS public :
(F'~K,0 assignment( const T & v) : value(v) {}
P#pb48^- template < typename T2 >
y95
#t T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
:/->m6C`0 } ;
iu{y.}? @G&oUhS `y'%dY}$n 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
3B#fnj 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
9Zx| L/\ wgSFL6Ei 7gtaI3 H~[q<ybxr class holder
~U<j_j)z4. {
#cR5k@ public :
41R~.? template < typename T >
X>dQK4!R assignment < T > operator = ( const T & t) const
2Jo|P A`9 {
Ez
<YD return assignment < T > (t);
SP0ueAa} }
^C,rN;mX' } ;
FUI/ A> Q8TR@0d .t^1e 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:
Fkv284,LM W&A^.% 2l static holder _1;
+fvVora Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
S?DMeZ{: 89[/UxM) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
8f,",NCgc 而不用手动写一个函数对象。
yJx,4be %5ov!nm7 } %3;j5 ;6 9'X "a 四. 问题分析
g9GPyU 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。
=j_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。
!rx5i 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
p+I`xyk 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
:t;\`gQoS 下面我们可以对这几个问题进行分析。
6/a%%1c1 KYhL}C+ 五. 问题1:一致性
o &b\bK%E 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?|
'<"%>-^Gn 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
i[/1AI |}l/6WHB struct holder
`[=/f=Q} {
mv<cyWp //
?zo7.R-Vac template < typename T >
}m!T~XR</ T & operator ()( const T & r) const
pE1uD4lLb {
2Z(?pJyDM return (T & )r;
lfoPFJ
Z }
8yr-X!eF } ;
tjZS:@3
Z %*L8W*V 这样的话assignment也必须相应改动:
,[n=PJVw/ q:_-#u template < typename Left, typename Right >
zll?/|% class assignment
0s4]eEXH {
gYL#} ) g Left l;
X/!Y mV! Right r;
X?8bb! g%Q public :
(!ud"A|ab4 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
&WbHM)_n template < typename T2 >
UuJ gB) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Dhft[mvo } ;
2J(,Xf 3qfQlqJ&3 同时,holder的operator=也需要改动:
7n#Mh-vq ipiS= template < typename T >
i .?l\ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
CwF=@:*d {
.v) A|{:2 return assignment < holder, T > ( * this , t);
J@Nq }
K>+c2;t; En+`ZcA\z 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。
&>@EfW]( 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
m]++
! M4XU*piz return l(rhs) = r;
Xt*h2& 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。
V=GP_^F 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
c5Hm94,p e58tf3 template < typename Tp >
GQkI7C class constant_t
;;17 #T2 {
%Y].i/".;P const Tp t;
h*NBSvn public :
X{5(i3?S constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
:EC[YAK+D template < typename T >
^@maF<Jb const Tp & operator ()( const T & r) const
G{s
q|1 {
_'r&'s;<z return t;
xirZ.wj W }
M-f; ,> } ;
x8rp Z 5DeAH; 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
4H%Ai(F}_ 下面就可以修改holder的operator=了
"qY_O/Eg]] 6[%4Q[ template < typename T >
bq}o#d5p-_ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
,3ivB8 {
^X?3e1om return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
c(S66lp }
>x1?t i\P)P! 同时也要修改assignment的operator()
.ktyA+r8v SnW>` template < typename T2 >
_$qH\>se T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
LT '2446 现在代码看起来就很一致了。
?F%,d{^ l:VcV 六. 问题2:链式操作
g"v-hTx 现在让我们来看看如何处理链式操作。
3hzKd_ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
K<w$ 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。
]$WwPDZ 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。
$]]|#}J 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
<bOi } $~.'Tnk) template < typename T >
>BlF<
d`X struct result_1
n|I5ylt {
[[0u|`T/ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
$>PV6 } ;
h.h\)>DM@ ^b`aO$ 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:
w
]$Hr h>'Mh;+ template < typename T >
6<C|O- struct ref
_QOZ`st {
}EWPLJA typedef T & reference;
-]~vEfq+T } ;
f+W %X template < typename T >
{`1gDKH struct ref < T &>
+/~;y{G..z {
]PjJy/vkjj typedef T & reference;
b$1W> } ;
9TbRrS09 *5|q_K
Pt 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
<%]i7&8| jAb R[QR1% template < typename T >
S6Fn(%T+9 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
q'[q] {
vTU*6) return l(t) = r(t);
J9*$@&@S }
hE>%LcP 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。
dBMr%6tz 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
r5g:#mF" #Rcb
iV*M 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
Ves
x$!F# _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
jpek=4E _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
P+nd?:cz +5 调用divide的对象返回一个add对象。
[oh0 )wzB 最后的布局是:
E#m|Sq Add
RW04>oxVn / \
aoVfvz2Y Divide 5
?#P@N4Uw}y / \
{]6Pd`- _1 3
xF8^#J6> 似乎一切都解决了?不。
GY,HEe]2r 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
fTg^~XmJ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
(7_}UT@w- OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
3c.,T aaODj> template < typename Right >
V1Opp8 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
)Cfk/OnRd Right & rt) const
TmIw?#q^ {
:N
~A7@ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
L1J~D?q }
Y<0R5rO 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
.8EaFEd XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
XIJW$CY 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。
UiLiy?EJ 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。
5ps7)] 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。
B6#^a 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?
%RS8zN 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:
=7212('F &@h(6 template < class Action >
~dc~<hK class picker : public Action
W2F *+M {
#XPY\n^k public :
7dbGUbT picker( const Action & act) : Action(act) {}
txp^3dZ`^ // all the operator overloaded
&3_.k } ;
[uD G;We= yz7X7mAo 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。
yhSbX4Q 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:
dF<GuS;l5 6./3w&D; template < typename Right >
qzt.k^'-^
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
K r DG {
#%$U-ti return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
kI|7o>}< }
/pS Y ~* Qt`;+N( Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
`!A<XiAOmM 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
]Ll<Z {oK4
u template < typename T > struct picker_maker
|)}&:xA% {
Ufr,6IX typedef picker < constant_t < T > > result;
s7>a } ;
;*}tbh3;. template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
(764-iv( {
rCp'O\@S typedef picker < T > result;
]5Mq^@mD' } ;
F2:nL`]b[ g<(\# F}/ 下面总的结构就有了:
JRYCM}C] functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
Yfd0Np~ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
#Li6RSeW picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
<*F!A' w2o 至此链式操作完美实现。
v%$c_'d n/Fx2QC{ l}MVk%[ 七. 问题3
yJn<S@)VT: 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。
lzDA0MPI: xg8$ <Ut template < typename T1, typename T2 >
x>TIQU=\ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
cWS 0B $$ {
x@*!MC# return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
?)V?6"fFP }
;xxu , D(&XmC[\Y 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:
VkJBqRzBOa ;5PBZ<w template < typename T1, typename T2 >
sf5 F$ struct result_2
~,O&A B {
V+Y; typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
+ko-oZ7V } ;
p38RgEf UsQh+W"? 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?
UrJrvx 这个差事就留给了holder自己。
PyQ
P K, /k O
<o& 0n-S%e5 template < int Order >
=Hf`yH\# class holder;
M>_
U9g template <>
Lh
rU fy
class holder < 1 >
G'IRqO*] {
@b{I0+li"/ public :
uP NZ^lM template < typename T >
# ;3v4P struct result_1
ki=]#]rg {
*1`q
x+1 typedef T & result;
vMv?
fE" } ;
f)#rBAkt template < typename T1, typename T2 >
w)7 s]Ld struct result_2
9[,+4&wX7 {
q'1
86L87 typedef T1 & result;
8ZL9>"%l } ;
X(M|T]`b: template < typename T >
G{]tB w typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
>\4"k4d} {
h6~H5X return (T & )r;
ZBsV }
n&\DJzW\# template < typename T1, typename T2 >
=+ALh- typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Cr>YpWm {
#Pr
w2u return (T1 & )r1;
S\<nCkE^ }
!>,XK!) } ;
N4rDe]JnPR ~.&PQE$DF template <>
ly( LMr class holder < 2 >
\9N
)71n( {
#,B+&SK{ public :
k.<OO template < typename T >
S2<evs1d struct result_1
BBDt^$ {
!(nFq9~~Q typedef T & result;
N.F//n } ;
]o2 jS D template < typename T1, typename T2 >
5-2#H?:U struct result_2
HIsB)W&%@ {
x.kIzI5 typedef T2 & result;
PQvpJFpb~h } ;
SbK6o:[ template < typename T >
=QS%D*.|D typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
D/&nEMp6 {
T0v{qQ return (T & )r;
G7SmlFn? }
;GV~MH-F template < typename T1, typename T2 >
[5i}C
K_= typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Q/]t$ {
MHPh! return (T2 & )r2;
hp3
<HUU }
2#)z%K6T } ;
'y%*W:O jeWI<ms {n 4W3 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> >。
^E]y >Y 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
;/ASl<t, 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
OOZxs?pR s_#6^_ return l(i, j) = r(i, j);
8fWk C<f} 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
\V%l.P4>e m<I>NYfE return ( int & )i;
<_3OiU=w return ( int & )j;
[ XBVES8 最后执行i = j;
Lhmb=
@ 可见,参数被正确的选择了。
h[>Puoz nA#N ,^Rr 9CPr/q9' ]=vRjw =58:e7(df 八. 中期总结
6rBP,\m 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:
1<F6{?,z 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
ypLt6(1j% 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
2P,{`O1] 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
uWjEyxPv{ XOT|: H> Q
X?>j b*TQKYT w)Z-, J kK_9I (7c 九. 简化
=-E%vnU 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。
jL,P )TC 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
%`\=qSf* 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:
,w%hD* 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
@M!nAQ8hY +-*/&|^等
@&f~#Xe 2. 返回引用。
E-v^eMWX =,各种复合赋值等
IN?6~O
p 3. 返回固定类型。
~nRbb;M 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
P2g}G4qf 4. 原样返回。
CZDWEM} operator,
b^R_8x 5. 返回解引用的类型。
=4#p|OZP operator*(单目)
khVfc 6. 返回地址。
]PQ6 em operator&(单目)
o}e]W, 7. 下表访问返回类型。
{]Ec:6 operator[]
guk{3<d:Jy 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
R 6
-RH7. operator<<和operator>>
dhV6r bkS-[rW 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。
W.nr&yiQ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
l#& \,T |-`-zo4z template < typename Left >
E_-g<Cw struct value_return
z<OfSS_]R {
GQ6~Si2 template < typename T >
JYrOE"!h struct result_1
HQGH7<=Om {
TT^L)d typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
KJi8LM } ;
\[L| "L+NN| template < typename T1, typename T2 >
J[al4e^ struct result_2
#L+ZHs~ {
_rz7)%Y'#$ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Odr<fvV,> } ;
8+Abw)]s } ;
46D_K =)f5JwZPG #Q/xQ`+|. 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
R c 7Cx-yv 下面我们来剥离functor中的operator()
t/J|<Ooj? 首先operator里面的代码全是下面的形式:
C&f{LpB` OZ4% 6/ return l(t) op r(t)
G;AJBs>Y} return l(t1, t2) op r(t1, t2)
?0?+~0sI return op l(t)
^?S lM return op l(t1, t2)
thSXri?kl return l(t) op
8iC9xSH[% return l(t1, t2) op
C4K"eX,K return l(t)[r(t)]
V-ONC return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
wRu\9H} rO]2we/B,4 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:
G8lTIs4u; 单目: return f(l(t), r(t));
=8AL>:_ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
<])kO`+G 双目: return f(l(t));
z_%}F': return f(l(t1, t2));
/mwsF]Y 下面就是f的实现,以operator/为例
J<MuWgx& bA07zI2 struct meta_divide
Da
]zbz%% {
;R7+6 template < typename T1, typename T2 >
UcWf
O!}D static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
^&\<[\ {
m%U$37A1 return t1 / t2;
Q1RUmIe_& }
KouIzWf. } ;
H](TSt<Q" s]Z++Lh<{ 这个工作可以让宏来做:
V(M7d>N5G t;W'<.m_ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Cf.(/5X template < typename T1, typename T2 > \
3u oIYY static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
:?:R5_Nd= 以后可以直接用
-SF50.[ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
-#
/'^O+% 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
dG)}H_ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
/;WFRp. KSO%89R' u_.Ig|Va 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
S7B?[SPrN[ v*^'|QyM7 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
qv8B$}F U class unary_op : public Rettype
LRPdA "Z {
' pfkbmJ Left l;
}i52MI1-XP public :
*R8P brN unary_op( const Left & l) : l(l) {}
R:U!HE8j U/jCM?~ template < typename T >
JnS@}m typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]Uul~T {
(S8hr,%n return FuncType::execute(l(t));
{i)FDdDGD }
M<ba+Qn$ ?GGBDql template < typename T1, typename T2 >
xpWY4Q typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&G_XgQsg{ {
e|4U2\&3y return FuncType::execute(l(t1, t2));
i}~U/.P
}
\N.Bx
} ;
UxvT|~" =W"9a\m Oe&gTXo 同样还可以申明一个binary_op
K%YR; )5A C:RA( template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
\iAs class binary_op : public Rettype
C,,S<=L: {
B1va]=([)W Left l;
07>Iq8<mu Right r;
H'jo3d~+ public :
F+9(*|x% binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
j5m]zh5\J= a>#]d template < typename T >
_^p\
u typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"T.Qb/97@ {
@UW*o&pGqL return FuncType::execute(l(t), r(t));
4d%QJ7y }
@|fT%Rwho< !DXK\,;> template < typename T1, typename T2 >
43Ua@KNi typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
PDpDkcy|QM {
_.5ABE return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
dQI6.$? }
moE!~IroG } ;
Z(BZGO< aA-s{af LuWY}ste 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
vpoJ{TPO
比如要支持操作符operator+,则需要写一行
B1 xlWdm DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
?'^yw C` 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
-qpe;=g&f 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
\8]("l}ms8 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
!$#8Z".{v{ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
P.kf|,8L 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)
`FAZAC\ 下面是修改过的unary_op
>Slu?{l' Duq.`XO template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
$;j{?dvm. class unary_op
TTo5"r9I8 {
[ip}f4K Left l;
TchByN6oN< J:0`*7 public :
U8 n=Ro Ns.{$'ll unary_op( const Left & l) : l(l) {}
h`:B8+k c4M]q4]F template < typename T >
kjj?X|Un struct result_1
<'vtnz {
**F-#", typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
dwVo"_Yr } ;
<Gz* 2i K&;/hdS=F template < typename T1, typename T2 >
F`57;)F struct result_2
I GB) {
]%[. > mR typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
JjQ9AJ?-V } ;
(w?W=guHu zI'c 'X1, template < typename T1, typename T2 >
D"X`qF6U7 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V0y_c^x {
x_#'6H\1ga return OpClass::execute(lt(t1, t2));
bOK0^$k }
5/i]Jni .>@]Im template < typename T >
xi=Qxgx0I typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Env_??xq {
i 8:^1rHp) return OpClass::execute(lt(t));
tFX!s;N[ }
WP4"$W ,pa=OF } ;
#A^(1 J;Eg"8x] g>-u9%aa 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
W"1=K]B 好啦,现在才真正完美了。
VevDW }4q* 现在在picker里面就可以这么添加了:
nh>lDfJV< )0{ZZ-beG template < typename Right >
y@\J7 h: picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
2UEjn>2 {
VP:9&?>G
return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
-\M;bQV[C }
{\ J%i|u 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。
JmbWEX| =7-@&S=?s d.p%jVO)" E~1"Nh 3=IY0Q>/( 十. bind
J;Veza 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。
W4:#=.m 先来分析一下一段例子
wE#z)2?`\ =xM:8
hm vp`s< ;CA int foo( int x, int y) { return x - y;}
I=&Kn@^ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
AHn
Yfxv_ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
z:JJ>mxV 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。
SHN'$f0Mb 我们来写个简单的。
}&LLo 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
)%~<EJ*&Z 对于函数对象类的版本:
$J]o\~Z J yQquGu template < typename Func >
>?GCH(eW% struct functor_trait
L+NrU+:=C {
]gDX~]f[ typedef typename Func::result_type result_type;
n!%'%%o2v } ;
w7yz4_:x^ 对于无参数函数的版本:
cGS7s 8U CF/8d6}Vf template < typename Ret >
U
)J/so) struct functor_trait < Ret ( * )() >
AR7]~+X {
*hkNJ typedef Ret result_type;
zl@hg<n } ;
<6!/B[!O= 对于单参数函数的版本:
X5c)T}pyv 3zo:)N \K template < typename Ret, typename V1 >
!Q5NV4gd+ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
\mDBOC0eK {
BVv{:m{w typedef Ret result_type;
'" J``= } ;
RV_+-m{] 对于双参数函数的版本:
;<nQl,2N dR
>hb*kJ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
yIma7H@=L struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
S3> <zGYk {
$;B0x typedef Ret result_type;
!s(s^ } ;
\Culf'iX 等等。。。
,2lH*=m; 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
aYcc2N%C Ae>:i7.V template < typename Func >
x^/453Lk struct func_return
?m dGMf) {
5ii:93Hlj template < typename T >
h"On9 struct result_1
')1p {
yo_;j@BGR typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
4,?ZNyl } ;
3nX={72<b xc_-1u4a9 template < typename T1, typename T2 >
TV*@h2C"i struct result_2
&E`=pe/e {
287)\FU;3 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
jQ9i<-zc } ;
uui3jZ: } ;
,w0Io lW3wmSWn% d @>1m:p 最后一个单参数binder就很容易写出来了
peGh- ;@V1*7y template < typename Func, typename aPicker >
C}(9SASs% class binder_1
m$B)_WW {
dn:/8~B"X Func fn;
3Tz~DdB aPicker pk;
D4\
*
,w public :
Q(h/C!rKe M 3c template < typename T >
9hdz<eFL struct result_1
|J^$3RX {
\wxLt}T-Q typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
-9^A,vX } ;
@V qI+5TA y rmi:=N( template < typename T1, typename T2 >
n+:}pD struct result_2
.0iHI3i^ {
b]Z>P{ j typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
q,*([yX } ;
p
_q]Rt [?nM)4d binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
s[#ww
=T\ <F<jx"/) template < typename T >
d2(3 , typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L5A?9zum/! {
Rg~F[j$N return fn(pk(t));
m!_*Q }
A7=k9| template < typename T1, typename T2 >
<}bF49z typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
##|]el%Y {
#Iwxt3K return fn(pk(t1, t2));
!TeI Jm/l }
R&9Q#n- } ;
OGn-~
#E 4$_:a?9 &@/25Y2 一目了然不是么?
WC`x^HI 最后实现bind
:XeRc"m< Tb<}GcwJ w ^8i!jCy template < typename Func, typename aPicker >
fe!{vrS picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
(V9 ; {
b?nORWjC return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
^2-t|E= }
t$-!1jq ,8Q&X~$rY 2个以上参数的bind可以同理实现。
OGAC[s~V 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。
B8.uzX'p 6uKS!\EY| 十一. phoenix
;cp,d~m rf Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
$&jte_hv p@iU9K\, for_each(v.begin(), v.end(),
^]ig*oS\` (
"]ZDs^7 do_
:FX|9h [
;T*o
RS cout << _1 << " , "
K | '`w. ]
W+u-M>Cj6 .while_( -- _1),
.vWwYG cout << var( " \n " )
c[X:vDUX )
vx}W.6C} );
*5d6Q W?X3 :1c9: 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
j-TRa,4bN 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
#gSLFM{p operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
<Xl/U^B 那么我们就照着这个思路来实现吧:
{W$K@vuV;? (fcJp)D -)Of\4kx template < typename Cond, typename Actor >
#VynADPs`o class do_while
/nB|Fo_&Q {
_BHEK Cond cd;
'e:(61_ Actor act;
Z,7VOf6g public :
12HE= template < typename T >
<P.'r,"[ struct result_1
U*:E|'> {
]'5 G/H5?; typedef int result_type;
'ZAl7k . } ;
(0u(<qA\ 66-G)+4 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
R(p3*t&n W(\^6S) template < typename T >
O#?@'1 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
IA680^ {
9A ?)n<3d do
AH?4F" {
+l<l3uBNS act(t);
BV=~!tsl }
2(H-q( while (cd(t));
d;.H9Ne return 0 ;
52t6_!y+V }
*cAI gO7 } ;
RZP7h>y6@ Kjt\A]R% +0g L!r 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
DT vCx6:! 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。
#eIFRNRb) 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。
r$W%d[pB 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
/X%+z5 下面就是产生这个functor的类:
OTzuOP8 \gR%PN v"-K-AQjB template < typename Actor >
<h%I-e6 class do_while_actor
0t7vg#v| {
n}/4em? Actor act;
9PdD =9HH public :
ziC%Q8 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
CaR-Yk
IPf>9#L template < typename Cond >
vn4z C picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Go(Td++HS } ;
]i\;#pj} n&3}F? GQ2/3kt 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
ym_p49 最后,是那个do_
a'(B}B=h
Vrs?VA`v$ qyP={E9A class do_while_invoker
ZlP+t> {
MI)v@_1d public :
LB`{35b-
template < typename Actor >
oL@K{dk do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
(dTQ,0 {
!cW!zP-B*p return do_while_actor < Actor > (act);
Up5 |tx7 }
bE?X?[K } do_;
=YY 7V! -\n%K 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
%`*On~ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
quRTA"!E 最后来说说怎么处理break和continue
Z@}qL1 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。
Z)md]Twt 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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