一. 什么是Lambda
XK/@!ud"` 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
;Kq?*H 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,
U?^|>cMr x0;}b-f /bu<,o lg class filler
+95dz?~ {
%y7wF'_Y public :
ft qW3VW void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
_]ttKT(
} ;
?jm2|: I64:-P[\ \fR:+rbQ&| 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:
+}0*_VW 446hr zW>@ 6Vzc:8o> h> %JG'DV for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
}R5&[hxh4t x,c68Q)g d lLk4a+ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
,UZE;lXJ'Q BrcXn@tl 6ch[B`[h, : 8<^rP 二. 战前分析
wEc5{ b5M 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。
7CMgvH)O 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
cH-Zj n4&j<zAV{ ']Xx#U N for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(g:W|hS
/* --------------------------------------------- */
<\~#\A=; vector < int *> vp( 10 );
B@v H1T transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
5nq-b@?L /* --------------------------------------------- */
f4I9H0d;! sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
HbSx}bM_9 /* --------------------------------------------- */
K$5P_~;QL int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
`gs,JJ6N /* --------------------------------------------- */
Ru aJ9O for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
?8}jJw2H /* --------------------------------------------- */
p%
%Y^=z for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Qu\l$/ 5o ^=~ qWRMwvN{ FOG+[v 看了之后,我们可以思考一些问题:
L [M8[~Hy 1._1, _2是什么?
L5uI31 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。
x2wWp-Z
2._1 = 1是在做什么?
'|?r&-5 h 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?F5o^e"h< 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。
J5IJy3d u.Yb#? X*"O'XCA 三. 动工
bd*(]S9d 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
O~OWRJ@p A3pQ?d[ @BhAFv,7 V= MZOj6 template < typename T >
9cj-v}5j class assignment
\^LR5S& {
{/!Gh\i T value;
vkgL"([_ public :
Q^w]Nj(e_ assignment( const T & v) : value(v) {}
pdiZ"pe template < typename T2 >
"Oko|3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
[E7@W[xr } ;
Jz0S2& tp2 _OQAQ KptLeb:Om 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
..TjEBp 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
<F
& hfy 'B6H/d> bQjHQ"G 3*JybMo" class holder
>G~;2K[ {
1&"1pH public :
0^Cx`xdX: template < typename T >
ScKfr assignment < T > operator = ( const T & t) const
tb\pjLB][ {
bM3e7olWS return assignment < T > (t);
AR3=G>hO, }
L"/ato } ;
D9C; JD ^D[;JV k>hZ 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:
".<p R}
qp gNQJ:! static holder _1;
}!Lr!eALr Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
9ksrr{tW 5xUPqW%3 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
9<mj@bI$ 而不用手动写一个函数对象。
GqxK|G1 b;l%1x9r 1*jm9])# iL1so+di 四. 问题分析
cEu98nP 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。
cfS]C_6d 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。
nHjwT5Q+Q 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
gMn)<u > 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
e)"cm;BJ^P 下面我们可以对这几个问题进行分析。
_0E,@[ Bx>@HU 五. 问题1:一致性
]XyJ7esg 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?|
So`"z[5 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
R&xd
ic! gXMkI$ab struct holder
[?*^&[ {
mJ7kOQ-.$ //
B=`! template < typename T >
Yg.u8{H T & operator ()( const T & r) const
:tG5~sK {
Q.\ovk~,a return (T & )r;
xRN$cZC }
s.
[${S6O } ;
`,[c??h 0in6z 这样的话assignment也必须相应改动:
JN)t'm[kyE W:J00rsv=` template < typename Left, typename Right >
MJ08@xGa class assignment
xpwzz O*U {
cTp+M L Left l;
]S ,GHPEN Right r;
(tN$G:+")F public :
UxtZBNn8 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
#cb6~AH template < typename T2 >
yl%F<5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
DmsloPB?_ } ;
qW^l2Jff th,qq 同时,holder的operator=也需要改动:
^5}3FvW
=`H(`2 template < typename T >
jN0v<_PJED assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
% BKTN@;7 {
H'.eqZM return assignment < holder, T > ( * this , t);
w"|c;E1;_ }
>0oc=9H8 6:pN?|=6X 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
1S:H!h3 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
:9Pqy
pd+ Fu$sfq return l(rhs) = r;
'P#I<?vB 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。
W+X
zU"l 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
5hMiCod )j'b7)W\ template < typename Tp >
&IYkeGQr class constant_t
7Wu2gky3 {
XjbK!. const Tp t;
w?q"%F;/ public :
PYe>`X? constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
f9$q.a* template < typename T >
IYPLitT const Tp & operator ()( const T & r) const
w=$_',5#Z {
RI=B(0A return t;
/xzL!~g`6< }
l M$7/ } ;
FCPbp!q6 /2@@v|QL 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
PdZSXP4;k 下面就可以修改holder的operator=了
w[&BY -=w.tJD template < typename T >
x&d<IU)5 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Jo@9f(hq {
1Rh&04O>VL return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
S EmD's }
;o\wSHc -E1}mL}I` 同时也要修改assignment的operator()
%O${EN mVLGQlvVK template < typename T2 >
BJ5#!I%h T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
#z.x3D@^r6 现在代码看起来就很一致了。
5{> cfN\q m[f\I^\%8 六. 问题2:链式操作
T$e_ao| 现在让我们来看看如何处理链式操作。
I
f(_$> 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。
uu>g(q?4II 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。
a4yU[KK 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~dER\% 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
T"jl;,gr]J 4/4IZfznX template < typename T >
I}X8-WFB struct result_1
u(R`}C?P' {
*))|ZE6jI typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
M<nn+vy` } ;
~xCy(dL^} Sa0\93oa 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:
0Ju{6x(|
>Vvc55z template < typename T >
;g9+*$Gw struct ref
;#due {
lQzrf"N' typedef T & reference;
]x|sTKv2 } ;
OX"`VE template < typename T >
R+\5hI@ >i struct ref < T &>
};*5+XY^ {
]%." typedef T & reference;
&Lw| t_y } ;
[o~w>,a ,<BTv;4p 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
?6Gq & 5>HI/QG template < typename T >
PJLA^e C7> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
"7g: u- {
_?ym,@}# return l(t) = r(t);
Z+?j8(:n }
2+enRR~ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
h5JXKR.1]c 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
6T-(GHzfHJ #L"h>,b 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
Buo1o&& _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
&e(de$}xt _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
_heQ|'( +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Wq4?`{ 最后的布局是:
jHd~yCq Add
pr2d}~q4{ / \
AXyuXB Divide 5
SG~R!kN}Q / \
fKfi _1 3
[#_ceg1G 似乎一切都解决了?不。
2eNm2; 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。
|
8AH_Fk 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。
AA66^/t 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:
p"T4;QBxQ l$FHL2?Cp template < typename Right >
A1|:$tED+2 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
'g#))y Right & rt) const
'D1@+FFU0 {
X#J[Nn> return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
eRGip2^cq+ }
cX*^PSM 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
u^ T2 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。
T:si?7CR 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。
0<Y)yNsV 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。
+,smjg:O 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。
Po2YDj` 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?
R}0cO^V 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:
a^2?W xkX,
l{6 template < class Action >
A`@we class picker : public Action
{PfE7KH {
os>|LPv4 public :
3}H94H)]a picker( const Action & act) : Action(act) {}
P"- ,^?6 // all the operator overloaded
X\ h]N } ;
p5*i
d5 39OZZaWL 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。
Bp}<H<@ 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:
4'{j'kuv $tb$gO template < typename Right >
t0wLj}"U picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
c!I>
_PD`& {
nI6`/ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
^,?]]=mE }
[P[syi#]t +%FGti$[ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
oV*3Mec 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。
T-27E$0 }g3)z%Xe'[ template < typename T > struct picker_maker
;1BbRnCr {
2qN6{+] typedef picker < constant_t < T > > result;
U'@_fg } ;
d=xweU< template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
m86w{b$8 {
JK_sl>v.7 typedef picker < T > result;
N &=,)d~M } ;
-8-Aqh8| ^7(zoUn: 下面总的结构就有了:
aeSXHd?+( 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。
4Jw0m#UN1 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。
t.]oLG22r picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
0BD3~Lv 至此链式操作完美实现。
G $?VYC8; d(h`bOjI +('jqbV 七. 问题3
JK,k@RE y] 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
JeiW
z1t ?p/i}28=y template < typename T1, typename T2 >
@$Y`I{Xf ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#w#B' {
,cpPXcz ?, return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
|,qz7dpe }
C7PHZ`< *F&C`] 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:
O10h(Wg #.) qQ8*( template < typename T1, typename T2 >
/\2 s%b* struct result_2
3C.bzw^ {
P_w+p"@m typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
5?QR } ;
@v |_APy# YT#"HYO 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?
[_${N,1 这个差事就留给了holder自己。
r]2}S=[ T#T!a0 TC ^EyjD template < int Order >
qdOaibH_ class holder;
P E.^!j template <>
.4U::j} class holder < 1 >
#VD[\# {
DUa`8cE} public :
2TY|)ltsF template < typename T >
K47W7zR struct result_1
j5tA!o {
5&6S["lt typedef T & result;
kIM* K%L} } ;
7Ij FSN> template < typename T1, typename T2 >
EpS"NQEe struct result_2
YwEXTy>0 {
Z5\u9E"] typedef T1 & result;
Zs)HzOP)9 } ;
kyz_r6 template < typename T >
5^[V%4y> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
s&z+j%;+o {
A"p7N?|% return (T & )r;
s4t>/.;x }
:rwF5 template < typename T1, typename T2 >
oT.g@kf=H typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
k_$w+Q {
"<NQ2Vr]5 return (T1 & )r1;
5G=2=E }
KI#),~nS } ;
D@&0 P& H<g-
Bhv template <>
Ql!$e&A|l class holder < 2 >
d:Wh0 y} {
@ScH"I];uA public :
,M5J~Ga template < typename T >
T+RfMEdr struct result_1
KZJ;O7'` {
aw {?UvL& typedef T & result;
]uj6-0q){W } ;
ho;Km template < typename T1, typename T2 >
sZ7{_}B struct result_2
EnZrnoGM {
%YA=W=Yd typedef T2 & result;
4w\cS&X~C } ;
(+(YO\ng6 template < typename T >
,J~kwJ$L typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
\A
Y7%> {
td&W>(3d return (T & )r;
~M2w&g;1 }
z^O>'9# template < typename T1, typename T2 >
jv?`9{- typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
T)qD}hl {
Jah~h44& return (T2 & )r2;
O\=3{ }
Mq8jPjL } ;
bncIxxe :6./yj( 6m|j "m 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> >。
<9B\(' 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
_T7tq 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
wZ5+ H%x |#Z:v1]" return l(i, j) = r(i, j);
'/J}T -,Z 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
M9[Fx=
qY +K])&}Dw return ( int & )i;
inBBU[Sl return ( int & )j;
D}r,t_]Eb 最后执行i = j;
bT2 b)nf 可见,参数被正确的选择了。
2r^| hqmKUlo |Qo;=~7 5V Dqx@( rp (nGiI 八. 中期总结
Uo#%f+t 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:
a=+qR:wT 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
06|+_ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
`B}(Ln 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
%+ynrg- Y.$'<1 FY|.eY_7 { y'(l]F1] PF+v[h;, "qYPi 九. 简化
G'{$$+U^K 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。
Q-k{Lqa- 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
mFC0f?nr 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:
ggR@& \ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
:n4? +-*/&|^等
6hv4D`d;o 2. 返回引用。
W2e~!:w =,各种复合赋值等
C:
@T5m 3. 返回固定类型。
WLma)L`L 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Pwn"!pk 4. 原样返回。
L1
1/XpR operator,
(iXo\y`z 5. 返回解引用的类型。
N:[22`NP operator*(单目)
T0J"Wr>WY 6. 返回地址。
M.iR5Uh operator&(单目)
{f3&s4xj= 7. 下表访问返回类型。
dlsVE~_G operator[]
Sp3?I2 o 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Av:5v3% operator<<和operator>>
{{7%z4l %]S~PKx 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。
2It$ bz 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
03Pa; n g.ty#Z=: template < typename Left >
R}'kF63u* struct value_return
6Lk<VpAa {
-'*\KA@u template < typename T >
Z6F>SL struct result_1
r<,W{Va {
=(Y 1y$ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
n8n(< } ;
;+t~$5
~$-Nl template < typename T1, typename T2 >
5RCZv\Wd& struct result_2
qPY
OO {
f<bc8Lp typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
&rj3UF@hb } ;
}YH@T]O} } ;
!$P+hX` P#H|at (F@.o1No% 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
28>PmH]7 #-?pY"N, 下面我们来剥离functor中的operator()
)xYv$6= 首先operator里面的代码全是下面的形式:
m22M[L(q 28J
;9 return l(t) op r(t)
gmkD'CX*A return l(t1, t2) op r(t1, t2)
)y&}c7xW return op l(t)
I%.KFPV return op l(t1, t2)
Ta^l1]9.* return l(t) op
3)ac
return l(t1, t2) op
Z".mEF-b return l(t)[r(t)]
!mLQdkTE return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
o7Ms]AblT [zmx 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
q{I,i(%m8 单目: return f(l(t), r(t));
>Q':+|K} return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
mVFz[xI 双目: return f(l(t));
C,T9xm return f(l(t1, t2));
HH
=sq 下面就是f的实现,以operator/为例
q y"VrR D.elE: struct meta_divide
`vs=
CYs {
Blv!%es template < typename T1, typename T2 >
Z
|wM static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
SJ$N]<d {
_X5@%/Vz return t1 / t2;
h&d%#6mB }
<>\s#Jf/ } ;
P F5;2 gn"Y?IZ? 这个工作可以让宏来做:
2(~Y ^_ )f(.{M #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
wG6@.;3 template < typename T1, typename T2 > \
3";Rw9 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
@*SgeLeL 以后可以直接用
+mP&B<=H) DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
mv9k_7< 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
YYfX@`\
(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。。。)
S0?4}7`A Vp{e1xpY Khd" 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
(`h$+p^-y *{/
ww9fT template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
v_-S#( class unary_op : public Rettype
wBlfQ
w-N {
{*WJ"9ujp] Left l;
'6U~|d public :
M ,qX unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`;Qw/xl_N t<S]YA~N' template < typename T >
W'2T7ha Es typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
H}G=%j0 {
\\;i
return FuncType::execute(l(t));
<s/n8#i=H }
Fl{:aq"3 u;1/.`NPB template < typename T1, typename T2 >
V/w:^@5+p typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~<b/%l>h1 {
]iu}5]?) return FuncType::execute(l(t1, t2));
fh~"A`d }
R Fgy } ;
q;co53.+P) a(}dF?M= vd>K=!
J 同样还可以申明一个binary_op
|X&.+RI hT :+x3 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
o!.\+[ class binary_op : public Rettype
[^wEKRt& {
_hP siZY9 Left l;
N[e QT Right r;
cBICG",TA public :
H:9Z.|{Gv binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
566vjE m\a_0!K template < typename T >
R?aE:\A typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
CNwYQe-i {
'u@_4wWp return FuncType::execute(l(t), r(t));
5Z2E))UU }
c2M-/ x-: aq-`Bar template < typename T1, typename T2 >
ut6M$d4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4R_Vi[i {
%7tQam return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
l5sBDiir% }
=%u\x=u| } ;
Q y(Gy'q~ sj;8[Xy's 97"dOi!Wh 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
=+um:*a. 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
a*4"j2j v DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
3f'dBn5 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。
3$Ecq|4J: 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
$*)??uU 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
^X2U
A{ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
z;Pr] *F 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
(qn ;MN6< 下面是修改过的unary_op
;zy[xg.7 ejq2]^O4c template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
C)^FRnb class unary_op
:uM2cc^ {
*"rgK|CM$ Left l;
X8!=Xjl) @NBWNgBv public :
*2MM e&&;"^@- unary_op( const Left & l) : l(l) {}
.ZSG nbJ ?O1:-vpZ template < typename T >
f"XFf@! struct result_1
k<b`v&G {
u15-|i{y7 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
oicett=5 } ;
P3[+c4 C N9lK29F) template < typename T1, typename T2 >
m9*Lo[EXO struct result_2
\EH:FM}l, {
u3{gX{so typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Y-(),k_Q: } ;
HV:mS* e cv fh:~L template < typename T1, typename T2 >
"BB#[@ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8+^?<FKa {
z`gdE0@;d3 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
QusEWq)}< }
StUiL>9T# k;V4%O template < typename T >
@\gTi;u/x typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}qUNXE@ {
6bL+q`3> return OpClass::execute(lt(t));
7?6?`no~JJ }
)k5lA=(Yr+ /a7tg+: } ;
,e"A9ik# p'afCX@J jF}zv 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
LS:3Dtq 好啦,现在才真正完美了。
t3 AZS0 现在在picker里面就可以这么添加了:
bH7[6#y$ 33d86H%; template < typename Right >
mT57NP picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
iQ=
%iou {
%N)o*H& return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
v4L#^Jw(^p }
#plwK-tPR 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。
I\R5Cb<p <YbOO{ # k+Ggw #8;|_RU {8M=[4_`l 十. bind
7e&R6j 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。
Oq{&hH/'} 先来分析一下一段例子
9IL#\:d1 4 !lbwqo OwIW;8Z int foo( int x, int y) { return x - y;}
I`h9P2~ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
bhXH<= bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
U*8;ZXi 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。
?WWnt^ 我们来写个简单的。
Kq/W-VyGh 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
6y)xMX 对于函数对象类的版本:
%hU8ycI*h 7BCCQsz< template < typename Func >
/'1UfjW> struct functor_trait
TX{DZ# {
}~lF Rf typedef typename Func::result_type result_type;
OVO0Emv } ;
[KkLpZG 对于无参数函数的版本:
jIMaPT +MC>?rr_u template < typename Ret >
K5(?6hr; struct functor_trait < Ret ( * )() >
e,Xvt5 {
uR"srn;^ typedef Ret result_type;
puS'9Lpp } ;
]I"oS? 对于单参数函数的版本:
p#.B Fy XgKtg-, template < typename Ret, typename V1 >
9bjjo;A struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
@f0~a {
CAY^ `K! typedef Ret result_type;
c1wM " } ;
aKaqi}IT 对于双参数函数的版本:
".| 9h >]"5K<-1 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
c=H(*# struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
zQxZR}' {
AO;`k]0e typedef Ret result_type;
ZZTPAmIr } ;
_,b%t1v 等等。。。
0TSj]{[ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
!-r@_tn| mLD0Lu_Ob3 template < typename Func >
zsI0Q47\ struct func_return
T4T_32`XR {
'9GHmtdO, template < typename T >
VS^%PM#:/ struct result_1
,*0>CBJvv {
xk86?2b{) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
mKZ?H$E%% } ;
O7j$bxk/^ J{$C}8V template < typename T1, typename T2 >
!.L%kw7z struct result_2
[7]p\'j {
Kv+E"2d typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Z!6\KV] } ;
}"fP,:n"KN } ;
<_MQC %-]j;'6}cX !'ajpK 最后一个单参数binder就很容易写出来了
5@j?7%_8 @okC":Fw, template < typename Func, typename aPicker >
.eXIbd<C class binder_1
".v9#| {
e`R*6^e Func fn;
i>T{s-3v aPicker pk;
IJq$GR public :
!`,6E`Y# c@
En4[a' template < typename T >
*ok89ad struct result_1
]V]~I. {
6\O4R typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
-O~WHi5} } ;
(Tn*;Xjq 9{ i6g+ template < typename T1, typename T2 >
mMrvr9% struct result_2
'm}~ {
xm~ff+(&@S typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
M6AQ8~z } ;
s\o
</ZDo gbr|0h> binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
S7wZCQe (0D0G-r: template < typename T >
N3vk<sr@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2K,
1wqf' {
[$.oyjd return fn(pk(t));
FlVGi3 }
z^~uq: template < typename T1, typename T2 >
S_c#{4n typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
peGXU/5.I {
T>n,@?#K return fn(pk(t1, t2));
1$@k@*u\ }
JS&l
h } ;
S?hM R9S7p)B XpOsnvW 一目了然不是么?
8 gOK?>'9 最后实现bind
Dr(.|)hv[& I"sKlMD l:Ci'= template < typename Func, typename aPicker >
TKoO\\ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
} M'\s {
9jaYmY]~ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
s26s:A3rh }
z(1h ^.
7_#v_ A^ 2个以上参数的bind可以同理实现。
1P8$z:|~ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
mg'-]>$ $] FjiLc=RXXz 十一. phoenix
SL%4w< Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
zCO5`%14 *PL+)2ob for_each(v.begin(), v.end(),
DKIDLf (
+tfmBZl^ do_
b)@D*plS& [
b^Rg_,s cout << _1 << " , "
!6<2JNf ]
^N Et{]x .while_( -- _1),
aM? 7'8/ cout << var( " \n " )
L$@RSKYp )
q#sMew\{ );
UfcM2OmbK 6EX:qp^` 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:
cty~dzX^ 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
%l:%c operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
v~ uwQ&AH 那么我们就照着这个思路来实现吧:
JEJ]'3 !S(jT?'w Bu!Gy8\ template < typename Cond, typename Actor >
CoJaVLl class do_while
dP)8T {
pVbX#3 Cond cd;
h3@mN\=h' Actor act;
n=rPFpRLF public :
*%Gy-5hM template < typename T >
fM
S- struct result_1
0pkU1t~9 {
Mv4JF(,S typedef int result_type;
Qt>yRt } ;
8VMq>- .V/TVz!b do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
^o?.Rph|i] ctt5t template < typename T >
;C{2*0"H| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
m}
Yf6:cr {
u{6*}6@fi do
OY"{XnPZ {
/jj}.X7yH act(t);
[&+wW }
p' /$)klt while (cd(t));
>2VB.f return 0 ;
d8]6<\g }
6"_FjS3Sl } ;
o`RTvGXk l[\[)X3$ 0dIJgKanGP 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
|&RdOjw$u 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。
BIcE3}dS8 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。
b GwLfU 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。
/tt 下面就是产生这个functor的类:
aK1|b=gVj !(SaE' xZ,g6s2o template < typename Actor >
B*D`KA class do_while_actor
x]a>Q), {
Nu9mK Actor act;
?c>j^}A/N public :
uv_*E`pN~ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
,HMB`vF eKStt|M' template < typename Cond >
M5%u>$2 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
1Ete;r%5= } ;
7sLs+|<" G e~&Ble p(Qm\g< 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
/3+7a\|mKr 最后,是那个do_
nHT2M{R }GGFJ" dAAE2}e class do_while_invoker
dnNc,l&g {
cm7aL%D$c public :
- }
Z template < typename Actor >
umls=iz do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
;TaT=% {
z@iY(;Qo return do_while_actor < Actor > (act);
Sm,%> }
I S!B$ } do_;
-{L[Wt{1 :5CwRg 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
rcQ?E=V2O 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Sf*VkH 最后来说说怎么处理break和continue
0c:CA>F 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。
I{1w8m4O6 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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