一. 什么是Lambda
E?+MM0 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Q4JvFy0' 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,
(`&`vf xjDV1Xf* x3>PM]r(V 1~#2AdG class filler
o>' 1ct {
]{<`W5b/ public :
]2Q:&T void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
yHL5gz@k } ;
}7H8Y}m fQB>0RR2 bkgJz+u 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:
P5*~Wi` Ydr/ T/1 xE4iey@\} *4tJ|m6"Y6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
~yvOR`2Gg i@C$O.m( D/&^Y'|T 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
iS"(
01nbR+e NHCdf* -OS&(7 二. 战前分析
u0(PWCi2 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。
'`*{ig 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
Pkbx/\ oe:@7stG @!:~gQ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
l`vb /* --------------------------------------------- */
ByK!r~>Z1Q vector < int *> vp( 10 );
Hi 1@ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
E\(dyq/ /* --------------------------------------------- */
_IOt(Zb( sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
lc71Pp> /* --------------------------------------------- */
v3i]z9` int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
!)(c_ uz /* --------------------------------------------- */
uWYI p\NN for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
s2{d<0x?v /* --------------------------------------------- */
?1?zmaS for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
0DBA 'Cv `KgWaf- WmRx_d_ eL-9fld/n 看了之后,我们可以思考一些问题:
xnW3,:0 1._1, _2是什么?
SJtQK-%wK> 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。
y0d a8sd) 2._1 = 1是在做什么?
{/C
\GxH+ 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。
[`~E)B1Y Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
}T?0/N3y& V #0F2GV<, pb(YA/ 三. 动工
H?~|Uj 6 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
zw`T^N# c7[<X<yk `N_elf://n )Qe4J0. template < typename T >
g{zvks~it class assignment
D~~&e<v'1 {
w~NQAHAvo T value;
=""z!%j public :
@{_L38. Nw assignment( const T & v) : value(v) {}
zoV4Gl template < typename T2 >
P,x'1`k~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
TX96
^EoH } ;
G`B e~NU ;/
iBP2 [4NJ]r M% 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
FYI*44E 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
hE41$9?TJ :esHtkyML d;3/Vr$t= 6q[|U_3I@ class holder
(c X;a/BR {
B&~#.<23: public :
R\%&Q| template < typename T >
2nW:|*:/p6 assignment < T > operator = ( const T & t) const
W0X/&v,k* {
{8)Pke return assignment < T > (t);
.{` : }
W=fw*ro } ;
.5ap9li] DD3.el}6a U[EM<5@I 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:
TBN0u k hjVct
r static holder _1;
GJ:65)KU Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
^tS{a *Yn 2sj[hI for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
I%]~]a 而不用手动写一个函数对象。
jN\} l|;q 'u6T^Y S mXd,{b' _d#1muZ?p| 四. 问题分析
WgxGx`Y) 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。
'?Mt*%J@=$ 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。
poZ04Uxo> 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
zW^_w&fd^j 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
^gb3DNV~y 下面我们可以对这几个问题进行分析。
G_GV 'c[[H3s!; 五. 问题1:一致性
<l/QS3M 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?|
tC0:w,C) 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
p^|IN'lx, ]Ek6EuaK struct holder
kdVc;v/5 {
Zl5cHejM //
dzIcX*" template < typename T >
_MF:?p,l T & operator ()( const T & r) const
d"K~+<V} {
Zd~'%(q return (T & )r;
.+|HJ( }
W(h].'N } ;
RRW/.y u@j]U|FpY 这样的话assignment也必须相应改动:
)HHG3cvU fqoI(/RWP template < typename Left, typename Right >
{MP8B'r-6 class assignment
lSGtbSyDI {
toDv~v Left l;
G:$Ta6= Right r;
F*`*5:7 public :
:fo.9J assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
,$i2vGd template < typename T2 >
zX{O"w T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
97 Oi} } ;
k9>2d' Q K(&I8vAp 同时,holder的operator=也需要改动:
mlq+Z#9 Akar@ wh template < typename T >
en6Kdqe assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
5Lmhip {
pKeK6K\8 return assignment < holder, T > ( * this , t);
qH#?, sK ^ }
(x;Uy 0rM'VgB 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。
8|Wu8z-- 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
d']CBoK <>=A6 return l(rhs) = r;
}e/#dMEi 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。
%sd1`1In 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
s(~tL-_ K xF:}a:c@H template < typename Tp >
1r!o,0!d-' class constant_t
M]FA
y "E {
6Z09)}tZb const Tp t;
:%_*C09 public :
(u/-ud1p constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
:Ma=P\J
W template < typename T >
ORVFp]gG const Tp & operator ()( const T & r) const
c[p>*FnP {
=t[hs l return t;
nK95v}p}Y }
Gi=sJV } ;
BHmmvbM#Qm qDG{hvl[1r 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Pu|PIdu!08 下面就可以修改holder的operator=了
(R'GrN> mEL<d,XhI template < typename T >
.<#oLM^
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
yf >
rG {
(8JL/S;Z$ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
$w,O[PIi }
'?j[hhfB- 2O|jVGap5x 同时也要修改assignment的operator()
f*Z8C9) OTgctw1s template < typename T2 >
UY(pKe> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
8C,}nh 现在代码看起来就很一致了。
*Sd}cDCO% 3pzp6o2 六. 问题2:链式操作
}MUQO<=* 现在让我们来看看如何处理链式操作。
8iv0&91Z 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
eo#2n8I>=1 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
; 9n} P@ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
%4bGI/\/ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
@2yoy&IO S*aVcyDEP template < typename T >
6_G[& struct result_1
yj:<3_-C* {
/$z(BX/ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
/nPNHO>U } ;
xbVvK+ cDkq@H: 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:
<\44%M"iC- V(lxkEu/Fj template < typename T >
3^jkd)xw struct ref
[9<c;&$LU {
x=S8UKUx typedef T & reference;
VnjhEEM! } ;
`G@(Z:]f,t template < typename T >
QPD[uJ(I struct ref < T &>
`6No6.\J {
_nUvDdEs, typedef T & reference;
[Sj _= } ;
`@_jDo %qycxEVP 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
K~chOX a^#\"c template < typename T >
MH0xD typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
O:%,.??<% {
q0m>NA
return l(t) = r(t);
MvCB|N"qy }
xYLTz8g= 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
zfsGf'U 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
=qJlSb No\3kRB4bi 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
KbXENz&C _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
4MFdhJoN _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Eo)
#t{{ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
> w-fsL 最后的布局是:
'DhH:PR Add
.!`y(N0hc / \
p2=+cS"HC Divide 5
F.Sc2n@7- / \
.or1*-B K _1 3
fb=[gK#*, 似乎一切都解决了?不。
ku3(cb!2 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
Md*~hb8J 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
/bSAVSKR OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
+|w%}/N LBIsj}e template < typename Right >
6)]zt assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
t/vw%|AS Right & rt) const
5/E7@h , {
2lu A F2 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
%a=^T?8 }
it.'.aK4 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
*[|a$W 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。
8[B0[2O 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。
BO%aCK& 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。
Y& p
~8 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。
"y7IH
GJ\3 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?
4!U)a 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:
lf9mdbm k .#I ;7 template < class Action >
/)J]m class picker : public Action
FoX,({*Ko~ {
AxAbU7m public :
PR2;+i3 picker( const Action & act) : Action(act) {}
Hp(wR'(g& // all the operator overloaded
NY3/mS3w } ;
bH Nf> >(\Z-I&YQ 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。
lc(}[Z/|V 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:
=J GL~t? @c-| Sl template < typename Right >
~(x"Y\PEu picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
}Y&|v q {
PNB E return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
{3qlx1w }
-}CMNh cna/?V Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
8#ZF<BY 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。
`gX$N1( V6!1(| template < typename T > struct picker_maker
PLueH/gC . {
.jv#<"DW typedef picker < constant_t < T > > result;
i`7(5L~` } ;
v\G+t2{ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
|ERf3 {
kKs}E| T typedef picker < T > result;
c\.7Z=D } ;
lcR1FbJ2' @=6*]:p2. 下面总的结构就有了:
#/
HQ?3h] functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
/=[hRn@)A picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
{'UK>S picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
5_[we1$P 至此链式操作完美实现。
S7h?tR*u FT
Ytf4t 1a
t Q9 七. 问题3
Zq" 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。
Xk9 8%gv 'pHxO,vo template < typename T1, typename T2 >
y4N2gBTKu ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+lhnc{;WJv {
q^eLbivVE return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
nC5]IYL| }
>zV ]-{A"tJ 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:
m9mkZ:r(kV 4XgzNwm template < typename T1, typename T2 >
f/vsf&^O struct result_2
.c]@xoC {
s-Qq#T typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
ld[BiP`B2V } ;
"Ky&x$dje hiw>Q7W 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?
|lMc6C 这个差事就留给了holder自己。
B4eV $~< M-/2{F[ #]*]qdQWV^ template < int Order >
sf Zb$T
J class holder;
>^GAfvW template <>
"V<WC" class holder < 1 >
oIGF=x,e8 {
5 89P$2e1X public :
t[p/65L>8 template < typename T >
@;7Ht Z` struct result_1
9R99,um$ {
[mFgo
il typedef T & result;
nP+jkNn3 } ;
Ns$,.D template < typename T1, typename T2 >
v<vaPvW struct result_2
!,O Y{=' {
A-l[f\ typedef T1 & result;
`RyH~4\; } ;
FyqsFTh_ template < typename T >
KtcuGI/A typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3oMa {
tR<L9h return (T & )r;
qHu\3@px }
)W>9{*4m template < typename T1, typename T2 >
T:3}W0s, typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
4k)0OQeW6 {
C1x(4&h return (T1 & )r1;
kZ'wXtBYe }
S\sy] 1*?$ } ;
<_yy0G Tbj}04;I template <>
q{XeRQ'/ class holder < 2 >
?nwg.&P {
qT^0
%O: public :
"4L_BJZ template < typename T >
y3ST0=>j} struct result_1
) ):w`^6 {
({mlA`d] typedef T & result;
NY/-9W5T4 } ;
Uy<n7*H template < typename T1, typename T2 >
0RHjA&r3v struct result_2
)v %tyU {
~iJ@x;` typedef T2 & result;
#:=*n(GT } ;
ok{
F=z template < typename T >
?~X^YxWsY typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
f@ .s(i=z {
=D
Tbz3< return (T & )r;
&%4A3.qE }
2+|U!X template < typename T1, typename T2 >
&R3#? 1, typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
IZ@M
K {
sOm&7A? return (T2 & )r2;
{j%7/T{ }
/\U:F } ;
V U~r~ KMXd mW1T4rR' 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> >。
BOme`0A 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
$1n\jN 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
$*C'{&2 yc0_7Im? return l(i, j) = r(i, j);
WQv`%%G2> 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
rSKZc`<^ Muok">#3. return ( int & )i;
f\~A72- return ( int & )j;
P9M. J^< 最后执行i = j;
l@g%A#
_ 可见,参数被正确的选择了。
C~"b-T Jp(CBCG{F MS& 'Nj Asli<L(?` C;m*0#9D 八. 中期总结
]~9YRVeC 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
S5e"}.]| 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
~T9wx 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
4S*dNYc 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
R0T{9,;[` fz<GPw
@"n]v)[4 Svm'ds7> !JbWxGN`jn -_irkpdC[ 九. 简化
qP72JxT 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
y)b=7sU 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
v_,'NA0 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
}r|$\ms 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
`vD.5 +-*/&|^等
a7"Aq:IjU 2. 返回引用。
bf6:J
`5Z =,各种复合赋值等
N^zFKDJG 3. 返回固定类型。
TH*}Ja^/ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
RU% 4~WC 4. 原样返回。
0?=a$0_C operator,
S^nI=HTm 5. 返回解引用的类型。
>~})O&t operator*(单目)
Ly]J-BTe 6. 返回地址。
0lS=-am operator&(单目)
Nq#B4Zx 7. 下表访问返回类型。
{tUxRX operator[]
=$#=w?~% 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
n W:Bo# operator<<和operator>>
j5G=ZI86y jAfqC@e 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。
`W2
o~r*& 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
xo#K_"E =$uSa7t# template < typename Left >
F87c?Vh)K struct value_return
6!v$"u|[!' {
Rl n% Y template < typename T >
eDsc_5I struct result_1
0+Q;a {
URj2 evYW typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
abg`:E } ;
*@g>~q{` Gq{ );fq template < typename T1, typename T2 >
l]S% k& struct result_2
?fQ8Ff {
~r&+18Z; typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
7-d.eNQl } ;
H.&"~eH
} ;
6)_h'v<|M NB3ar&.$S =*KY)X 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
&p5^Cjy L w6|l ~.$= 下面我们来剥离functor中的operator()
Jn"ya^~ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
1:Wl/9mL K1zH\wH return l(t) op r(t)
q:9CFAX0= return l(t1, t2) op r(t1, t2)
.yQ< return op l(t)
EKNmXt1
lE return op l(t1, t2)
bkiMF$K,K return l(t) op
E6fs& return l(t1, t2) op
+f'@ return l(t)[r(t)]
ebhV;Q. return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
-AwkP ^>#@qMw 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
xPz Bbe 单目: return f(l(t), r(t));
9EWw return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
X08[,P#I 双目: return f(l(t));
GB}!7W" return f(l(t1, t2));
K k|mV&3J 下面就是f的实现,以operator/为例
A5RM&y o>A']+`Eu struct meta_divide
t4+bRmS`_ {
nf,Ez template < typename T1, typename T2 >
m3=Cg$n static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
[midNC +, {
v;d3uunqv return t1 / t2;
d^I:{Ii' }
c=33O,_ } ;
t(xe*xS [@/s! i @ 这个工作可以让宏来做:
e)aH7Jj# YqYobL*q/ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
bZu2.?{ template < typename T1, typename T2 > \
E6#")2C~ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
:"`1}Q 以后可以直接用
$'COsiK7 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
)p[Qj58 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
n7hjYNJ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
](>YjE0 hHyB;(3~ (8Te{K h' 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
zin'&G>l lKV7IoJ&; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
fhmBKeFdV
class unary_op : public Rettype
xmHW,#%ui\ {
,soXX_Y> Left l;
/@@?0xjX public :
\omfWWpK unary_op( const Left & l) : l(l) {}
UD^=@?^7 M4E== template < typename T >
ek` 6 Uf typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^_k`@SU {
rmPJid[8B~ return FuncType::execute(l(t));
Wt!8.d}= }
ZV$!dHW/ 0iVeM!bM template < typename T1, typename T2 >
6o~g3{Ow typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
U,Th-oU {
sn8r`59C return FuncType::execute(l(t1, t2));
C5=m~ }
[S?`OF12 } ;
Og?P5&C"9D `Wp y6o .B{:<;sa 同样还可以申明一个binary_op
na3lbwq YZz8xtM<2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
T 2Gscey class binary_op : public Rettype
pXK-,7- {
(} Y|^uM, Left l;
,<U Right r;
U[NQ" public :
__[bKd. binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
_m3#g1m{ fT5vO.a
template < typename T >
.cs4AWml< typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vUB*Qm]Y\ {
'S6JpWG1 return FuncType::execute(l(t), r(t));
vxXrVPU3 }
_cd=PZhI _ECH( template < typename T1, typename T2 >
J1Oe`my typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
lSBu,UQP {
y~Vl0f; return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
O]G3 l0 }
}ssL;q } ;
F,@uYMQs pI}6AAs}Z OK%d1M^8j 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
r(I&`kF< 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
y(Tb=: DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
wa$Q8/ 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。
Sb?HRoe_ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
'y|p)r" 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。。。
!XT2'6nu 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
B X Et]+Q 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)
Mi7LyIu 下面是修改过的unary_op
8!qzG4F/ d#:7V%]dp template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
{r_x\VC=p class unary_op
:Kk+wp}f# {
$pj;CoPm Left l;
eV( 4*?i!<N9 public :
bjql<x5d aR}I l& unary_op( const Left & l) : l(l) {}
6dKJt h{?cs%lZ template < typename T >
)uy2,`z struct result_1
y@Ak_]{b {
0t -=*7w% typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
#*
Iyvx } ;
)J1xO^tE 0>U7]wZKc template < typename T1, typename T2 >
ShJBOaE; - struct result_2
J@o$V- KK {
A<[BR*n typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
5XinZ~ } ;
o| 9Mj71 i=\`f& B template < typename T1, typename T2 >
oTk?a!Q typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8 G:f[\^ {
5wa!pR\c return OpClass::execute(lt(t1, t2));
IV|})[n* }
c:`CL<xzU @^,9O92l template < typename T >
jGtu>|Gj typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MmD1@fW32# {
rl:D>t(:. return OpClass::execute(lt(t));
eI=:z/pd }
(RI+4V1 A (ZtA[G } ;
;oVFcZSA @'JA3V} :$N{NChx 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
yu$xQ~ o 好啦,现在才真正完美了。
n*A"}i`ix 现在在picker里面就可以这么添加了:
b:W
x[+ d5qGTT ~a template < typename Right >
?d@zTAI picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
""x>-j4 {
Frum@n return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
G(MLq"R6U }
I0} G,
q 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。
l vfplA f<*-; xGt>X77
8RU91H8fE 7>xfQ 十. bind
0;2ApYks 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。
Ex4)R2c* 先来分析一下一段例子
ETrL3W< <Eh_ WU{9lL= int foo( int x, int y) { return x - y;}
#oxP,LR bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
xs$.EY:k bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
X?n($z/{ 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。
pu
Z0_1uN 我们来写个简单的。
KfV&7yi 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
=|_k a8{? 对于函数对象类的版本:
M6"a
w6 {{ +8oRzY template < typename Func >
#EIcP=1m4 struct functor_trait
fU^5Dl {
zI.:1(, typedef typename Func::result_type result_type;
=iE)vY,?"} } ;
Gw?ueui< 对于无参数函数的版本:
6(V"xjK )*Rr5l /l template < typename Ret >
ivJTE struct functor_trait < Ret ( * )() >
VMJK9|JC[ {
~A,(D- typedef Ret result_type;
GLa_[9 " } ;
KKM!($A 对于单参数函数的版本:
R|R3Ob.e {h~<!sEX template < typename Ret, typename V1 >
Y&1Yc)*O struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
p9j2jb,qy {
lfyij[6q+ typedef Ret result_type;
x(y=.4Yf+ } ;
TZw['o 对于双参数函数的版本:
{/K!cPp9 Dj x[3[' template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
#-K,," struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
s+&iH {
vze|*dKS typedef Ret result_type;
qWb 8" } ;
{|R +|ow 等等。。。
YbP}d&L 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
8o[+>W 9[Xe|5?c template < typename Func >
oZ!+._9 struct func_return
eNFZD1mS {
qHC/)M#L template < typename T >
!&5B&w{u~! struct result_1
0l~z0pvT {
*KDwl<^A typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ZG1 {"J/z } ;
2GJp`2(%dA AqjEz+TVt template < typename T1, typename T2 >
s
Vg89I& struct result_2
SaiYdJ {
s^ K:cz typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
J9XV:)Yv# } ;
c}D>.x|] } ;
z-;yDB:~t oL*ZfF3 e4Xo(EY & 最后一个单参数binder就很容易写出来了
yr34&M(a xQ\S!py- template < typename Func, typename aPicker >
s -),Pv| class binder_1
0m'tPFQ| {
bh UghHT Func fn;
;#S4$wISw` aPicker pk;
!E9A=u{ public :
jQY^[A 4L)Ox;6> template < typename T >
vff`Xh>k( struct result_1
},vVc/ {
P*9L3R*=N typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
#4ii!ev } ;
QS2~}{v ]hlYmT template < typename T1, typename T2 >
}R)A%FKi@ struct result_2
0j2M< W# {
lv\^@9r typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
]M/*Beh } ;
J3AS"+] SAGECK[Ix binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
sr`)l& t? Nt_7Z template < typename T >
bb"x^DtT typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L+TM3*a* {
zq4)Uab* return fn(pk(t));
znu[i&\= }
i`" L?3T template < typename T1, typename T2 >
yMBFw:/o typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
WkK.ON^ {
CO.e.:h return fn(pk(t1, t2));
LKI2R_|n }
M;1B}x@ } ;
Ub<^;Du5 L_ 2R3w ~VaO,8&+L 一目了然不是么?
J7s\
最后实现bind
C_
(s N1jJ(}{3 ,)P6fa/ template < typename Func, typename aPicker >
K 6HH_T picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
=Ye I,KbA) {
`#>JRQ= return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
\>(S?)6 }
$_b^p= \C;F5AO 2个以上参数的bind可以同理实现。
-'Y@yIb 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
e*jfxQ=qG ^%2S,3*0 十一. phoenix
L+d4&x Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
A_<1}8{L Q^\f,E\S for_each(v.begin(), v.end(),
:H`Z.>K (
h6C:`0o do_
7="I; [
!nyUAZ9 : cout << _1 << " , "
iXFN|ml ]
p/.[cH .while_( -- _1),
i 79;;9M cout << var( " \n " )
8WL*Pr1I )
o9L$B );
u4;#~## :} 9Lb)Yp 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:
TrC :CL 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
</7_T<He. operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
:h60 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Z*Jp?[## +q@g sH{4 .tw template < typename Cond, typename Actor >
ik Pm,ZN class do_while
8f{;oO {
\' ;zD-MX Cond cd;
GJIM^ Actor act;
ejI nJ public :
O^yDb template < typename T >
}wR&0<HA struct result_1
lpHz*NZ0 {
o" ./ typedef int result_type;
/6a617?9J } ;
SYmiDR k>dzeH do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
b~<Tgo_/jf 2%zJI"Ic template < typename T >
2v9T&xo= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
cpg+-Zf% {
Af{K#R8! do
!$|h[ct {
o
9] 2 act(t);
r>gU*bs( }
(jB_uMuS while (cd(t));
-Rz%<` return 0 ;
}iCcXZ&5^ }
A *_ |/o } ;
)+xHv lH8e?zJ 8{iFxTz 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
u*i[A\Y 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。
N
J_#;t#j 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。
tyyfMA?'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。
ww(. 下面就是产生这个functor的类:
<>|/U `
]6 ]Nr &H<n76G template < typename Actor >
T)"LuC#C class do_while_actor
mbh;oX+ {
$2+(|VG4F Actor act;
skRI\ public :
#:6gFfk0< do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Kx@;LRY# 1l*O;J9By template < typename Cond >
SF2< picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
cKbsf^R[e } ;
eLc@w<yB
/i )zoO#tX 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
c (Gl3^ 最后,是那个do_
b`Agb<x" V)g{ Ew]: 3A5:D# class do_while_invoker
Cvf^3~q {
>UUT9:,plA public :
f-b#F2I template < typename Actor >
Kc[Y .CH do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
#(KE9h% {
_YM]U`* return do_while_actor < Actor > (act);
;YK{[$F
}
Sx^4Y\\ } do_;
4`mF6%UC onOvE Y|R 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
?c!W*`yP 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
ttaYtV]] 最后来说说怎么处理break和continue
oykqCN 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。
f/Q7WXl0
具体实现手法这里就不罗嗦了。
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