一. 什么是Lambda
$3W[fC 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
iZwt,)( 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
qOV#$dkY ,N?~je. #fRhG^QKp NK~j>>^;v class filler
"qIO,\3T {
I|n<B"Q6^ public :
@i$9c)D void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
go@UE2qw } ;
/al(=zf @'/\O- 1<\@i{;xsU 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
#dtYa JC_Y#kN@z tTLD6# @F+4
NL-'P for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
a:XVu0`( tUDOL-Tv .`)\GjDv 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
.MXznz XWf8ZZj B<I%:SkF@ c'vxT<8fWW 二. 战前分析
-*_D! 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
k>FMy#N|@ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
+=)<
Su. "<Dn%r i"_)91RA for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
|Z0? /* --------------------------------------------- */
m$NBG w vector < int *> vp( 10 );
P|!GXkS transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
`kpX}cKK} /* --------------------------------------------- */
`M6!V sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
E*:!G /* --------------------------------------------- */
1j`-lD int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
M$B9?N6 /* --------------------------------------------- */
_*>bf G for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
+\fr3@Yc /* --------------------------------------------- */
E5~HH($b for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
C},;M@xV /!=uM. TUw^KSa m$ )yd~ 看了之后,我们可以思考一些问题:
(CJiCtAsl` 1._1, _2是什么?
] QGYEjW 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。
w4Qqo( 2._1 = 1是在做什么?
j&6,%s-M`a 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。
GvF8S MO[x 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。
'_lyoVP L'BDS* puF'w:I( 三. 动工
&=Gz[1
L 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
>XcbNZV "o2p|2c GpMKOjVm| =Mzg={)v template < typename T >
g{.>nE^Sc5 class assignment
%0fF_OU {
`KqMcAW T value;
Dd-;;Y1C public :
d rnqX-E; assignment( const T & v) : value(v) {}
5+vCuVZ template < typename T2 >
|NJe4lw+? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
L(\sO=t } ;
&tB|l_p_-p 3FT%.dV^ *Z>Yv37P 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
)G\23P 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
K{.s{;# 1L]7*NJe 3~z4#8= G~1#kg class holder
M$DJ$G|Z {
{hG r`Rh public :
!
E`Tt[ template < typename T >
l=8)_z;~D assignment < T > operator = ( const T & t) const
9uV/G7Geq {
*:J#[ET, return assignment < T > (t);
xphw0Es }
Q/m))!ikMt } ;
7}OzTup %_0,z`f k_/hgO 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:
IT!
a)d WMnR+?q static holder _1;
S+py\z% Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
] e!CH
<N c9-$td& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
f{xR
s-u] 而不用手动写一个函数对象。
?v-IN 7F;"=DarOE bN$`&fC0 i>HipD,TD 四. 问题分析
7Bm 18 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。
jCDZ$W89 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
MH[Zw$ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
mr6/d1af_ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
F`SOF O 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Rq gH,AN |:$D[= 五. 问题1:一致性
VgtWT`F.I 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
1@q~(1-o 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
vDZhoD=VR R$'4 d struct holder
%lNv?sWb {
_I8L#4\(= //
E/|]xKG template < typename T >
5tT-[mQ* T & operator ()( const T & r) const
agQzA/Xt {
G;_QE<V~_ return (T & )r;
iwWy]V m7 }
AVVL]9b_2 } ;
A"x1MjuqLM &,4]XT 这样的话assignment也必须相应改动:
^wPKqu)^ lwYk`' template < typename Left, typename Right >
nv1'iSEeOl class assignment
oJe9H < {
J\<7M8
Left l;
M[ $(Pu Right r;
Qna
^Ry?6) public :
!-b4@=f: assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Z)EmX= template < typename T2 >
?jbE3fW T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
*(YtO } ;
+N5#EpW 2ME"=!&5 同时,holder的operator=也需要改动:
N(>a-a 6NH.!}"G9 template < typename T >
g66=3c9</6 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
x^Tjs<# {
@GqPU,RO return assignment < holder, T > ( * this , t);
WLW'. }
s|Ls @iK=1\-2 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
lA { 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
_/ bF t6 ]2(vO0~ return l(rhs) = r;
}1]/dCv 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
t5mI)u 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
.Gq.s t% Os^ sOOSY template < typename Tp >
9;2PoW8 class constant_t
WXu:mv,'e {
eT1b88_ const Tp t;
aSd$;t~ public :
| qtdmm constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
KY
H*5 template < typename T >
X).UvPZ/ const Tp & operator ()( const T & r) const
l%\3'N] {
;8/w'oe*j return t;
s
(|T@g }
o0$R|/>i } ;
o6sL~*hQ 26JP<&%L 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
3xef>Xv= 下面就可以修改holder的operator=了
*k==2figz \kcJF'JFA0 template < typename T >
z_R^n#A~r assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
JL $6Fw; {
;Q&38qI return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
<GPL8D }
~R/w~Kc!/A 4O_z|K_k| 同时也要修改assignment的operator()
k%E9r'Ac @3KVYv,q template < typename T2 >
<q
hNX$t T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
E0[!jZ:c 现在代码看起来就很一致了。
7IW:,=Zk8+ ;'l Hw]}O* 六. 问题2:链式操作
Yao>F--? 现在让我们来看看如何处理链式操作。
'<~rV 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。
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。
d=V4,:=S 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。
)~xL_yW_X 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
IF~i* NCYN .@J template < typename T >
`GOxFDB. struct result_1
tk"L2t {
q9o =,[ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
{ 6Lkh } ;
D
7 l&L L>+g;GJ 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:
rt$zM 11}sRu/ template < typename T >
%AW5\ EX struct ref
K:yS24\% {
#S2LQ5U typedef T & reference;
v'i"Q } ;
LqIMU4Ex template < typename T >
J0zudbP struct ref < T &>
o_&.R {
|t CD@M typedef T & reference;
MV6%~T } ;
Ag}V>i' qd{o64;| 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
pcXY6[#N HX\@Qws template < typename T >
;wND?: typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
>"?HbR9 {
$_ub.g| return l(t) = r(t);
'7o'u] }
#@H{Ypn` 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。
Pd!;z=I 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
z"o;|T: b7R#tT 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
NHA
2 i _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Gir_.yc/ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
9\3% 5B7 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
@v_E'
9QG^ 最后的布局是:
w8:F^{ Add
5~k-c Ua / \
:}x\&]uC#k Divide 5
B[ae<V0k / \
Ht?
u{\p@ _1 3
udtsq"U_% 似乎一切都解决了?不。
X5 lB],t"= 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。
$de_> 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
(Tp+43v OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
RtH[OZu(8 %(;jx template < typename Right >
C&D]!ZvF assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
W~p^AHco` Right & rt) const
Tj*o [2mD {
T[a1S ?_*T return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
fC
xN! }
=YF\mhMQ: 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
5FqUFzVqsl XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
n>>hfxv(O! 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
Hf+A52lrf 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
AKx\U?ei7 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
rMxst 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
?"+'OOqik 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
8F($RnP3 u~<>jAy template < class Action >
gJi11^PK class picker : public Action
j{VxB {
Uo(\1&? public :
"Nd$sZk= picker( const Action & act) : Action(act) {}
R4!qm0Cd // all the operator overloaded
O/_}O_rR } ;
7}Z.g9< %8`zaa Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
95(c{
l/ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
GiHJr1 ^i&Qr+v template < typename Right >
)ZzwD] picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
]]o7ej {
i051qpj return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
vq$%Ug/B }
\F,?ptu ;1S{xd*^N Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
]w%7/N0R 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。
c}Jy'F7&f V)R-w` template < typename T > struct picker_maker
GK/a^[f+'l {
o]n5pZ\\W< typedef picker < constant_t < T > > result;
,8o]XFOr } ;
R8EDJ2u# template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
gv `jeN {
",E6)r typedef picker < T > result;
#:T5_9p } ;
yHQ.EZ~% T7m rOp 下面总的结构就有了:
^]'p927 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。
*-Lnsi^7v 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。
,qiS;2( picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
9L%&4V}BIS 至此链式操作完美实现。
9^0 'VRG @l"GfDfL9 sC
]&Qr_ 七. 问题3
F"hi2@/TI 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。
[KWF7GQi mfG|K@ODM- template < typename T1, typename T2 >
dge58A)Q ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8(KsU,%d {
mwbkXy;8 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
.^@+$} }
|Y(].G, 4TG| 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:
dyWWgC%A ksDG8^9>] template < typename T1, typename T2 >
"$0f.FO:i struct result_2
W$gSpZ_7 {
K/Q;]+D typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Iay7Fkv } ;
,-] JCcH ./#K@V1 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?
Y+/ofk" 这个差事就留给了holder自己。
v8*ZwF ~l6e&J ,wO5IaV template < int Order >
SKLQAE5 class holder;
Y141Twjvd template <>
54uTu2 class holder < 1 >
5*g@;aR1 {
e-qr d public :
68I4 MZK>4 template < typename T >
EXa6"D struct result_1
!}1n?~]` {
2"<}9A<Xs typedef T & result;
Z|8f7@k{|+ } ;
KN}[N+V> template < typename T1, typename T2 >
]qV J> struct result_2
y
H+CyL\ {
G#dpSNV3| typedef T1 & result;
/f%u_ 8pV% } ;
P]y2W#Rs template < typename T >
J)jiI> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
WK;p[u?~xi {
{GWcw<g.B return (T & )r;
v{% /aw }
'2# 0UdG template < typename T1, typename T2 >
vZ]gb$ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
{B\.8)&8 {
&-cI| return (T1 & )r1;
MIR17%G }
Q&QR{?PMD } ;
7/*;rT ew`R=<mZ,7 template <>
]|[xY8 5} class holder < 2 >
|0qk {
2tWUBt\,g public :
(O`=$e template < typename T >
w-\fCp ) struct result_1
-3 W4 {
8L=QfKr typedef T & result;
x<ENN>mW1 } ;
:A[bqRqe template < typename T1, typename T2 >
ww\/$ | struct result_2
k*!J,/=k {
'rR\H2b
typedef T2 & result;
;m`I}h< } ;
}kOhwT8sI template < typename T >
klch!m=d typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
J25>t^ {
(nE$};c<b2 return (T & )r;
wfZ'T#1 }
Ak_;GvC! template < typename T1, typename T2 >
U;jk+i typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
zP9 HYS {
MfL q
h return (T2 & )r2;
^k)f oD }
kW,yZ.?f } ;
T|{BT!
W1E Hb]7>[L kb%W3c9HO 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
Q z/pz_} 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
8F[j}.8q 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
VX>_Sps yRgo1o w] return l(i, j) = r(i, j);
2l!"OiB.P 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
CZa9hsM p}Gk|Kjlq, return ( int & )i;
"3^6 return ( int & )j;
($cu!$lY~ 最后执行i = j;
g{D&|qWj 可见,参数被正确的选择了。
olYSr .Q` Vy/g;ZPU1 +s S*EvF M>]%Iu \JyWKET::_ 八. 中期总结
gai?LXM
l} 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
#Se 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
/=3g-$o{` 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
DC$
S.
{n 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
tTmFJ5 C$%QVcf l+N?:E$5=% =}q4ked/ f0[xMn0Tu .(Pe1pe 九. 简化
sO 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
J}YI-t 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
E""/dC:B 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
?"C]h s 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
\E#r[9F{ +-*/&|^等
&U,f~KJ 2. 返回引用。
UwM}!K7)G =,各种复合赋值等
q%y_<Fw#E 3. 返回固定类型。
sZbzY^P 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
O%)9tFT 4. 原样返回。
MkYem6 operator,
z44uhR h 5. 返回解引用的类型。
21WqLgT3 4 operator*(单目)
z`Q5J9_<cV 6. 返回地址。
PIr Uls0} operator&(单目)
Q72wg~% w 7. 下表访问返回类型。
f,-|"_5; operator[]
I;|Aiu* 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
AnyFg)a< operator<<和operator>>
P! 3$RO 5m bs0GL 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。
Ey n3Vv?v 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
~::R+Lh( 54;iLL template < typename Left >
|knP struct value_return
:^*V[77 {
vV'^HD^v template < typename T >
iwVra"y struct result_1
K;97/"
{
Xo*$|9[. typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
R5i8cjKZ?w } ;
QP;b\11m mvL'l) template < typename T1, typename T2 >
B>]5/!_4 struct result_2
z84W{!
P {
(o:CxhV typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
M!hby31 } ;
SB'YV#-- } ;
_F*w
,b$8 2lSM`cw zo5.}mr+ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
F*w|/- e .J@[v 下面我们来剥离functor中的operator()
nn
首先operator里面的代码全是下面的形式:
x2B"%3th0 X @Bpjg return l(t) op r(t)
R P X`2zr return l(t1, t2) op r(t1, t2)
T7T!v return op l(t)
<F3sQAe
return op l(t1, t2)
aK>9:{]ez return l(t) op
]EcZ|c7o9y return l(t1, t2) op
0>;#vEF*1 return l(t)[r(t)]
{x4[Bx1 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
FezW/+D otIJ[Mvyq 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
9j2I6lGQ 单目: return f(l(t), r(t));
|)4$\<d return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
w@ 5/mf? 双目: return f(l(t));
Hb+#*42v return f(l(t1, t2));
]dK]a:S 下面就是f的实现,以operator/为例
rO`g~>- .apX72's, struct meta_divide
)f!dG(\ {
'=~y'nPG7 template < typename T1, typename T2 >
Z+dR(9otH3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
5muW*7 {
Gh|!FRK[$ return t1 / t2;
z-gwNE{ }
&0eB@8{N } ;
ke#;1 4@V]zfu^Q 这个工作可以让宏来做:
5p|@ ) &+j^{a #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
(rG1_lUDu template < typename T1, typename T2 > \
XH *tChf< static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
D+)=bPMe 以后可以直接用
0;h1LI) DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
3uw7 J5x 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
UjDF (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。。。)
yKB[HpU- `I>K? xI:
'Hk1 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
r^E]GDz 4ufLP DH template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
q-G|@6O class unary_op : public Rettype
P\mm8s`f {
9i<-\w^$ Left l;
_o?(t\B9{ public :
h*KHEg"+ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
a-E-hX2 w~U`+2a3 template < typename T >
rc$!$~|I3Z typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
M',D {
euhZ4+ return FuncType::execute(l(t));
bVeTseAG }
--twkD j?f <hQ template < typename T1, typename T2 >
YU=ZZEVi typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E)JyKm. {
0Ad~!Y+1 return FuncType::execute(l(t1, t2));
<gdgcvd }
unnx#e] } ;
@6co\.bv ~snF20 :#[_Osmf( 同样还可以申明一个binary_op
ewrWSffe 5;
PXF template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
}#G"!/ZA0: class binary_op : public Rettype
nbASpa( {
_`_IUuj$E Left l;
K` ,d$ Right r;
0BCGJFZ{ public :
2-V)>98 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
%Sn 6*\z bkwa{V template < typename T >
Dw`m>'J0 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;:4P'FWm^ {
e?| URW return FuncType::execute(l(t), r(t));
pTALhj#, }
T5azYdzJy V`\f+Uu template < typename T1, typename T2 >
6
r.H8 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5Y Q {
:Jeo_}e 0 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
tw/#ENo }
'^Utbp2< } ;
(~Uel1~@ AzW7tp;t= IE)"rTI)b 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
)@,90Vhh 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
>&;>PZBPCO DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Q)Iv_N/ 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。
hDljY!P>p 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
)[^y
t0% 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。。。
~`2&'8 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
VyWYfPK 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)
vx!::V7s6 下面是修改过的unary_op
TF=k(@9J? Jq$_=X& template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
$_RWd#Q( class unary_op
\\S/NA {
5L-lpT8P Left l;
TCHqe19? I7dm \|# public :
"{A*(. 1E5a( unary_op( const Left & l) : l(l) {}
VYamskK[G: _F`$ d2 template < typename T >
]C16y.
~e struct result_1
5: daa {
fvcW'T}r typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
vi]r } ;
6<x~Mk'u) `^7:7Wr]= template < typename T1, typename T2 >
C4QeDvpI struct result_2
d,c8Hs8 {
gjj 93 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
.dx
4,|6 } ;
[%@2o< ;V_.[aX template < typename T1, typename T2 >
f64(a\Rw!^ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
M1oPOC\0. {
$hkq>i \ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
qWsylC23 }
>Z+"`"^o} Q
[rj template < typename T >
EL^8zyg%% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q#P$'7" {
v(DwU! return OpClass::execute(lt(t));
U|gpCy }
{<qF }i:V ,E\h !/X } ;
JD6aiI!Su C5P$&s\ w8O" =}, 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
IY=/`g 好啦,现在才真正完美了。
AXwaVLEBQ 现在在picker里面就可以这么添加了:
NS`07 #z^ u!Xb?:3uj template < typename Right >
&
_; y.! picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
9O;cJ)tXY {
^Ye\u1n4 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
GCDwWCxh }
Sw~(uH_l 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
^ eQFg> '77~{jy |]`hXr Xka<I3UD5 U@G"`RYl 十. bind
5?WYsj"
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
JVtQ,oZ 先来分析一下一段例子
*5_V*v6 s~*}0-lS 9 Ycn0 int foo( int x, int y) { return x - y;}
xJ{_qP bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
vY6oVjM bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
XZ`:wmc| 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
oM!xz1kVL 我们来写个简单的。
:.kZR; 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
07V8;A<, 对于函数对象类的版本:
,7W:fwdR '+j<n[JLC template < typename Func >
_AFQ >j struct functor_trait
62) d22 {
NzQ9Z1Mxy typedef typename Func::result_type result_type;
: [q0S@ } ;
'OwyyPBF 对于无参数函数的版本:
#B8*gFZB A /(lK q template < typename Ret >
Z$p0&~ struct functor_trait < Ret ( * )() >
,apNwkY {
`K*b?:0lp typedef Ret result_type;
B
z^|SkEit } ;
q2hFOm 对于单参数函数的版本:
%SrM|&[ j9d!yW template < typename Ret, typename V1 >
>I}9LyZt struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
xl(@C*.sC1 {
]mQw,S)/" typedef Ret result_type;
sIy } ;
}Ov
^GYnn 对于双参数函数的版本:
>-.e A vD !v|FT.
T` template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
O~!T3APGU struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
X&M4MuL {
{Z>
M
typedef Ret result_type;
K=dR%c( } ;
`0ZZ/]
!L 等等。。。
K*q[(,9 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
.Da'pOe R x7X_A} template < typename Func >
V8WFQdXc struct func_return
uI~s8{0T6 {
)[L^Dmd, template < typename T >
G,f-. struct result_1
UH?
p]4Nz {
'OkGReKt typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
?WUF!Jk } ;
+-<}+8G; z0%\OhuCcf template < typename T1, typename T2 >
iYJZvN struct result_2
F(5hmr {
/P:.qtT( typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%c|UmKKi } ;
b0v:12q } ;
;{#^MD MB 26 I
foRD{Hx 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Os&n Su8|R"qU template < typename Func, typename aPicker >
\25/$Ae}c class binder_1
cc}Key@D {
7a4o1;l Func fn;
<IJu7t> aPicker pk;
xYfD()w<I public :
+JRF0T +k\Uf*wh template < typename T >
}|\d+V2On struct result_1
9Fo fr {
vxFTen{-F typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
@%/]Q<<q } ;
o:S0* C NsNZJ template < typename T1, typename T2 >
m8R9{LC struct result_2
JL=U,Mr6 {
Ea6
&~" typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
{ZU1x C } ;
.zg8i_ \OILWQ[/ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
asJ!NvVG' '1?\/,em template < typename T >
}t9.N`xu typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#[{3} %b {
N_eX/ux return fn(pk(t));
VU`OO$,W }
m: n`g1 template < typename T1, typename T2 >
fq )vK typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;-P)m {
A4C+5R return fn(pk(t1, t2));
t.T
UmJ }
H}hFFI)#Oo } ;
:bu>],d-8' !Ucjax~ b[9&l|y^ 一目了然不是么?
/X"/ha!=&D 最后实现bind
]\-^>!F #K ^I8Esl8 ncu`vYI. template < typename Func, typename aPicker >
N;Dp~(1
J1 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
>F1kR\! {
dZ#&YG)?e return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
{7u[1[L1 }
j#r6b]k(Hv YHNR3 2个以上参数的bind可以同理实现。
Snp|!e 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。
@"a6fn Y3.$G1{#0w 十一. phoenix
X cr
= Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
<8,o50`B o[oM8o< for_each(v.begin(), v.end(),
m!<i0thJ (
m>USD?i do_
w(ln5q [
<q*oV cout << _1 << " , "
,}oM-B ]
qm/Q65>E .while_( -- _1),
:NJ_n6E cout << var( " \n " )
pl@O
N"=[ )
,B?~-2cCz );
OsBo+fwT <,o>Wx*1C 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
W} WI; cI 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
Lbe\@S operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
.2d9?p3Y 那么我们就照着这个思路来实现吧:
We0.3aG r/pH_@ V7#v6!7A@ template < typename Cond, typename Actor >
4BnSqw a_ class do_while
KT]Pw\y5 {
?
WJ> p Cond cd;
S$KFf=0 Actor act;
kEwaT$ public :
~wg:!VWA) template < typename T >
X%yO5c\l2 struct result_1
]7-&V-Ct* {
Qt_dEl typedef int result_type;
coYij } ;
=*p/F *8~86u GU do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
(c0A.L)
;iDPn2?6?x template < typename T >
N0hE4t typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
dJ$"l|$$ {
fXrXV~'8 do
93t9^9 {
_|h8q-[3 act(t);
/mo(_ }
s4&^D< while (cd(t));
h -iJlm return 0 ;
rG,5[/l }
3u%{dG a } ;
j+>J,axU! hig2
.<kqJ|SVi 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
C9p"?vX 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。
THmb6^ 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。
u2
`b'R9 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。
'_|h6<.k[ 下面就是产生这个functor的类:
XL7h} lu Q~YjH Mq';S^ template < typename Actor >
cuOvN"nuNj class do_while_actor
%Uz(Vd#K {
=8U&[F Actor act;
R<B7K?SxV~ public :
7GDHz.IX do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
kdGT{2u ^eW}XRI template < typename Cond >
J\e+}{ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
JN7k 2]{ } ;
N},n `Yl. @&[T _l @A)R_p 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
+V&{*f) 最后,是那个do_
o)'y.-@Q )BRKZQN +F
dB ' class do_while_invoker
j0@[Br %7 {
ca+[0w@S public :
uZ;D!2Q a template < typename Actor >
z=$jGL do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
7FRmx4(! {
y8fsveX return do_while_actor < Actor > (act);
;5@ t[r }
&+G"k~% } do_;
qKJSj
Y!;|ld 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
|!y A@y? 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
#r3l[bKK 最后来说说怎么处理break和continue
HF3f)}l$ 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。
pmX#E 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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