一. 什么是Lambda
v3`J~,V< 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
;/ p)vR 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,
>a^H7kp Xr':/Qjf k9Yr&8B Z73 ysn} class filler
]>x674H {
%f?#) 01> public :
<f:b%Pm7 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Qa"R?dfr } ;
{>5c,L$ 3Dg I.V6un N[=nh)m7b 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:
6I 2`m(5 k%uRG_ g,x$z~zU{ w6Ue5Ix,! for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
-Xx,"[sN\w o'R_kadN[T K@W~ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
IgSe%B I7]45pF mVk:[
}l6 a#KxjVM 二. 战前分析
nj)M$' 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
k98--kc5 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
+]UPY5:F gNe{P~ $= !L> 'g for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
v82@']IN /* --------------------------------------------- */
|n Mbf vector < int *> vp( 10 );
j^:\a\-1 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
3",6 E( /* --------------------------------------------- */
ISOPKZ#F sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
`\#Qr|GC /* --------------------------------------------- */
u;y1leG int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
9KCnitU /* --------------------------------------------- */
<w08p*? for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
]+,Z() /* --------------------------------------------- */
5tQffo8t for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
>e8t @bS>XWI> #F[6$. Gr Cc9<ABv? 看了之后,我们可以思考一些问题:
8+ `cv" 1._1, _2是什么?
Pq;1EI 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。
+X.iJ$) 2._1 = 1是在做什么?
ZH.l^'(W 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
Z=n& fsE Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
Bxz{rR0XV KvC:(Vqj %!LrC!6P4 三. 动工
]ujH7T 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
4AUY8Pxp 0p&:9|'z ])0&el3- L"#Tas\5 template < typename T >
*$uKg zv3 class assignment
yBq4~b~[ {
P0UMMn\-# T value;
<K|_M)/9 public :
|
u36- assignment( const T & v) : value(v) {}
mrk Q20D template < typename T2 >
3^wJ4=^ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
6lsU/`. } ;
)Z"7^i k'
pu%nWN h&.9Q{D 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
w QwY_ _ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
N4'b]:`n vy6NH5Q hF!yp7l; p8o%H-Xk class holder
}?8KFe7U {
M[HPHNsA& public :
$ 'HiNP
{c template < typename T >
{h|3P/?7 assignment < T > operator = ( const T & t) const
;%Jp@'46 {
h.=YAcR0D return assignment < T > (t);
%%klR{ }
;/>~|@ } ;
G2rxr AaKILIIQZ )` ' 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:
/>)>~_-3 LBw,tP static holder _1;
v]Pw]m5=U Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
nvgo6* Sr%~
5Q[W for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Ow+7o@$"/ 而不用手动写一个函数对象。
]X@/0 wf<uG|90 $Iv*?S"2 j@2-^q:` 四. 问题分析
ukvz#hdE 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。
rTW1'@E 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。
[ZDJs`h!` 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
I3s'44 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
i1 C]bUXA 下面我们可以对这几个问题进行分析。
R#
mZYg 80l(,0`, 五. 问题1:一致性
!>gc!8Y'o 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?|
!Wn'Ae9 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
B3)#Ou2 GsE?<3 struct holder
|LiFX5!\ {
s^js}9]p //
|oPqX %? template < typename T >
7q$9\RR5 T & operator ()( const T & r) const
Ay"x<JB{U2 {
;MNEe%
TJ return (T & )r;
A7~)h}~ }
OlMCF.W#3 } ;
Qt]nlu i~ 1QjrL@$>15 这样的话assignment也必须相应改动:
*E+)mB"~ YVD%GJ template < typename Left, typename Right >
UU$ +DL class assignment
plb'EP>e {
mS!/>.1[ Left l;
ely&'y! Right r;
wp.'M?6`L public :
B=|yjA'Fg assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
PY)C=={p template < typename T2 >
si%f.A # T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
g)u2 } ;
8t9sdqM/C E5-8tHV 同时,holder的operator=也需要改动:
S#2'Jw B>YrDJUN template < typename T >
WNlWigwYl assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
DCP" {
(J$JIPF return assignment < holder, T > ( * this , t);
'00DUUa }
Lu1>A {et kZPj{^c: 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
3_vggK% 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
in(n[K {K_YW return l(rhs) = r;
h`&mW w 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
4>$>XL1 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
93[`1_q7\ LOR$d^l template < typename Tp >
^Q2K0'm5 class constant_t
kf&id/|
{
;)cSdA9 const Tp t;
vE6/B"b public :
&..'7 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
/ExnW >wT template < typename T >
`'+[Y;s_ const Tp & operator ()( const T & r) const
ikyvst>O {
*RN*Bh|$ return t;
P0}uTee }
+% '0; } ;
g&riio7lx T~`m'4"+c 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
u+XZdV 下面就可以修改holder的operator=了
-%%2Pz0I N@;6/[8 template < typename T >
r|?2 @VE assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
J=zh+oLCV {
_U#ue return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
?6tuo:gP }
T"dWrtO ,f}s!>j 同时也要修改assignment的operator()
fvN2]@: Jq/([
template < typename T2 >
0#XZ_(@% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
n8R{LjJ2@ 现在代码看起来就很一致了。
:+!hR4Z~\; 8~}Ti*Urc 六. 问题2:链式操作
\T<?=A 现在让我们来看看如何处理链式操作。
jc)D*Cf 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。
}g>&l.2X 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。
]UFf- 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。
7NoB 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
0dXZd2oK@ xqM R[W\x template < typename T >
A3M)yW q struct result_1
0m51nw~B {
a2o+tR;H typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
2Hy $SSH } ;
"m/0>UU0 *<s|WLMG 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:
/38^N|/Zr M)Ogb'@# template < typename T >
0&c12W|B<L struct ref
YadyRUE {
s.Yyw y typedef T & reference;
.i@e6JE~; } ;
ECU:3KH>MF template < typename T >
? 0nbvV5v7 struct ref < T &>
gQ,PG {
/':kJOk<[ typedef T & reference;
A5Y z| } ;
S : 9zz UT]LF#.( 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
#Z (B4YO M2vYOg`t:c template < typename T >
;`s/|v typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
ze!7qeW {
b.;F)( return l(t) = r(t);
VY Va8[} }
V
mKMj' 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。
%'k^aqFL 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
oy#Qj3M8= wGLZzqgq 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
PL%_V ?z _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
n uhKM.a{ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
&kYg
>X +5 调用divide的对象返回一个add对象。
#RZW)Br 最后的布局是:
V\X.AGc Add
J?u@' "u / \
/_aFQ>.4n Divide 5
K`PF|=z / \
nwHi3ojD: _1 3
Xxp<qIEm 似乎一切都解决了?不。
l*b3Mg
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。
w+*Jl}&\ 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。
` *h-j/M 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:
rjx6Ad/\ 1i#M(u_ template < typename Right >
m7g; psg assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
E3;[*ve Right & rt) const
wM_k D {
l#V"14y return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
~48Uch\LG: }
MU%C_d%. 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
-~]*)& 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。
b2r@vZ]D 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。
[bH6>{3u 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。
K7U` 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。
Fl<BCJY 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?
()= 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:
q%8,@xg SWPr5h template < class Action >
I[@}+p0 class picker : public Action
N[z7<$$ {
/
~w\Npf0 public :
Nt'(JAZ; picker( const Action & act) : Action(act) {}
pRc@0^G // all the operator overloaded
YRAWylm } ;
'@ (WT~g E@Q+[~H } 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。
]B5q v6 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:
egK,e?~ 9JJ(KY template < typename Right >
3?.3Z!H/ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
~4`LOROC
{
t'
o:aI return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
^<.mUaP }
q}U^H :,]V 03 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Ky|d RbK, 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。
{^1D|y D42Bm&JocO template < typename T > struct picker_maker
w|OMT>. {
Z455g/=ye typedef picker < constant_t < T > > result;
\|L ~#{a } ;
h%8[];*DpN template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
F)z]QJOw {
Uw8O"}U8 typedef picker < T > result;
\/xWsbG\ } ;
2E9Cp w[S2
]< 下面总的结构就有了:
Q"h/o"-h 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。
jSsbLa@ 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。
d OQU#5 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
=6y4* f 至此链式操作完美实现。
iSCv/Gb:, )hGRq'WA= K?+iu|$& 七. 问题3
N,0l5fD~T 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。
F*_g3K!! y'?ksow template < typename T1, typename T2 >
Q=}p
P* ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&U^6N+l9 {
5(W`{{AW return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Rf||(KC< }
.bE+dA6:v )kfj+/ 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:
Q x}\[ `md)|PSU template < typename T1, typename T2 >
q+<X*yC struct result_2
}pxMO? h$ {
Xxhzzm-B typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Wnm?a!j5 } ;
8 h :y^0]In 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?
96x$Xl; 这个差事就留给了holder自己。
@0H}U$l s
~c_9,JK v[~e=^IIsl template < int Order >
xF![3~~3[ class holder;
yE1M+x./ template <>
"& h;\hL class holder < 1 >
:)hS-*P {
Qk 2^p^ T6 public :
KKB&)R template < typename T >
>1u!(-A struct result_1
M+4>l\ {
YL*yiZ9 typedef T & result;
=pSuyM' } ;
Awy-kou[C template < typename T1, typename T2 >
/<ODP6Yy; struct result_2
aly1=j {
9+><:(, typedef T1 & result;
u By[x 0 } ;
@Tk5<B3 template < typename T >
`P/7Mf typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
%A_h!3f& {
=LLix .
> return (T & )r;
#2AKO/ }
a;@G template < typename T1, typename T2 >
:K
J#_y\rt typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
sv}k_6XgY {
/~=W3lhY return (T1 & )r1;
W%$sA}O }
D3,9X#B= } ;
/<"<N<X xcf`i:\ template <>
Tw`n 3y? class holder < 2 >
Cf&.hod {
YC,)t71l{ public :
Xo,}S\wcn template < typename T >
?7?hDw_Nk struct result_1
jEaU; {
q-tm`t*7 typedef T & result;
^}VAH#c } ;
Qg^Ga0Lf6 template < typename T1, typename T2 >
nogdOGo struct result_2
Uxll<z, {
108cf~2& typedef T2 & result;
Ej;BI#gx= } ;
{`KRr:w template < typename T >
!t.*xT4W typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Ad%3 fvn {
V1h&{D\" return (T & )r;
o$4xinK }
)P|&o%E template < typename T1, typename T2 >
F0i`HO{ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
BNj@~uC{ {
ZjB]pG+ return (T2 & )r2;
=eHoJq }
V DN@=/ } ;
cM|!jnKm [v%j? p$S\l] , 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> >。
ZUg~8VVe 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Q)lN7oD 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
mBtXa|PJ ]i)g!J8f- return l(i, j) = r(i, j);
igGg[I1? 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
1Uy'TEk IGKtugU% return ( int & )i;
D~^P}_e. return ( int & )j;
,JU3w 最后执行i = j;
tjId?}\ 可见,参数被正确的选择了。
jeu|9{iTVu 8c%Sd'+Pt ^F="'/Pq[ $URL7hrhU 3<"!h1x5 八. 中期总结
}M0GPpv 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
g]mR;T3 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
l>t0 H($ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
+m>)q4e 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
:4\=xGiY exP:lO_0n 4S7#B Quts~Q pRez${f.(s .@`5>_ 九. 简化
yV4rS6= 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
ey/=\@[p 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
T=W;k<P\k 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
.Xm?tC< 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
3ss0/\3P +-*/&|^等
W{l{O1, 2. 返回引用。
4^IqHx;bj =,各种复合赋值等
J=`2{
'l 3. 返回固定类型。
c|2+J:}p 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
^VOA69n>$ 4. 原样返回。
-TT{4\%s operator,
1Z_2s2`p 5. 返回解引用的类型。
&W*do operator*(单目)
q L-Ni 6. 返回地址。
tmgZNg
operator&(单目)
$E@U-=m 7. 下表访问返回类型。
h(4&!x
operator[]
k;~*8i=%,\ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
ObzFh?W operator<<和operator>>
pH/_C0e`7 8bf~uHAr OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
yBYZ? gc 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
_7bQR7s PFSh_9.q template < typename Left >
jiGXFM2 struct value_return
9\S,$A{{* {
"">{8 template < typename T >
>V$
S\" struct result_1
o ?`LZd:{ {
jFH wu* typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
m2j]wUh" } ;
&0k`=?v$ d cG)ql4d template < typename T1, typename T2 >
`#c36 struct result_2
JF6=0 {
Kj/{V typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
]q":ta!f } ;
sD{d8s[( } ;
9 .3?$( 6Q~(ibKx KGP *G
BZr 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
LKsK!X T/nG\WZbZn 下面我们来剥离functor中的operator()
`7$Sga6M 首先operator里面的代码全是下面的形式:
h}n?4B~Gi {9;x\($&a return l(t) op r(t)
3'xmq return l(t1, t2) op r(t1, t2)
[;LP6n7v return op l(t)
}c@duf-l return op l(t1, t2)
8 \Uy return l(t) op
gaC[%M return l(t1, t2) op
j|DjO?._' return l(t)[r(t)]
#8CeTR23cw return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
d]I3zSIC i~i
?M) 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
>mUSRf4 单目: return f(l(t), r(t));
rk7d7`V return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
ZO*?02c 双目: return f(l(t));
r3mmi5 return f(l(t1, t2));
]?*L"()kp 下面就是f的实现,以operator/为例
?atHZLF xO
6$:o- struct meta_divide
i@o'Fc {
B.F~/PET template < typename T1, typename T2 >
T;1aL4w" static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
f|NWn`#bY {
tBtmqxx return t1 / t2;
`+]e}*7$f }
XgPZcOzYB } ;
Rxl/)H[Lc" 6vr8rJ- 这个工作可以让宏来做:
nPg,(8Tt 9FcH\2J #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Rwe!xY^d8 template < typename T1, typename T2 > \
`6FH@" |I static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
f=kt0 以后可以直接用
|gwGCa+ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
>)8<d3m 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
=
6.i.(L_S (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。。。)
:} N;OS _ }:1*@7eR 6SP!J*F 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
5{\ ;7( xW+XN`77 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Z,:}H6Mj9 class unary_op : public Rettype
aBT8mK -. {
0RGqpJxk Left l;
D22jWm2 public :
UYkuz unary_op( const Left & l) : l(l) {}
U`kO<ztk gI{56Z template < typename T >
$LHF=tYS typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7i0;Ss* {
Gi Max return FuncType::execute(l(t));
V\P
.uOI }
evro]&N{ iXD=_^^o . template < typename T1, typename T2 >
'da$i typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ch7&9NW {
ds:&{~7L<T return FuncType::execute(l(t1, t2));
UdK +,k~m/ }
U!i @XA%P } ;
$&KiN82, ^KjxQO6y3 :~LOw}N!aQ 同样还可以申明一个binary_op
TSKR~3D# %Zi}sm1t template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
)vy_m_f& class binary_op : public Rettype
22gh,e2o {
6bd{3@ Left l;
N7#,x9+E Right r;
yq,%<%+ public :
U{ZKxE binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
}ZkGH}K_} 7f\/cS^ template < typename T >
o>MB8[r typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~NZ}@J{00_ {
7~2V5@{< return FuncType::execute(l(t), r(t));
2O
"
~k }
n~'cKy)m $x;(C[ template < typename T1, typename T2 >
&O|qx~( typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4$Ud4< {
2,e>gP\] return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
!DZ4C. }
T~)zgu%q_ } ;
+W#["%kw q|S,^0cU 4{#0ci{ 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
WS2@;
8.N 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
UjcKvF DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
x_OZdI 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。
)!g@MHHL 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
of0hJR 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。。。
BBHoD:l 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
by*v($ 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)
G ; 下面是修改过的unary_op
V
u1|5 v.{I^= template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
uV\~2#o$_ class unary_op
f\c%G=y {
8rM1kOCf Left l;
@h)X3X K?H(jP2mpM public :
1SY3
3y]rhB unary_op( const Left & l) : l(l) {}
cPg$*,] 7&*d]#&~j template < typename T >
7U`8W\- struct result_1
w02t9vz {
_0!<iN L typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
[J+]1hCZ| } ;
"Tc[1{eI HVaKy+RU template < typename T1, typename T2 >
6d%)MEM struct result_2
WkSv@Y, {
eN-lz_..7 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
@+(a{%~7y } ;
6M X4h SS"Z>talw template < typename T1, typename T2 >
N3o
kN8d typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{14sI*b16 {
CV7%ud]E return OpClass::execute(lt(t1, t2));
A\T9>z^k }
u\P)x~-TM y];@ M<<?e template < typename T >
Jec<1|
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
sT+\
z {
?J's>q^X return OpClass::execute(lt(t));
#u$ Z/, }
CQ^I;[=d kf2e-)uUs } ;
x(bM
(5&l<u"K~ &E$:^a4d 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
p^i]{"sjbU 好啦,现在才真正完美了。
*kKdL 现在在picker里面就可以这么添加了:
jWJ/gv~ $ XYHVw) template < typename Right >
*&vi3#ur picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
nQM7@"R {
un(fr7NW return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
.9KW|(uW }
Nj|~3
*KO 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。
z+F:_ O:Ob{k bZi;jl `)_11ywZ iYl$25k/1 十. bind
@d_;p<\l 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。
V9<CeTl' 先来分析一下一段例子
(]*!`(_b W!4xE kG|pM54:^ int foo( int x, int y) { return x - y;}
oLz9mqp2% bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Y~uqKb;A bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
v9+1[Y"; 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。
$,#,yl ol 我们来写个简单的。
<nE |Y@S 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
<n|.Z-gF\ 对于函数对象类的版本:
Q5pm^X._j Cd51.Sk(l template < typename Func >
,Z p9,nf struct functor_trait
:R9 DJh\ {
/7-qb^V typedef typename Func::result_type result_type;
AlQ } ;
B(U0 ~{7a 对于无参数函数的版本:
@AAkEWo)_ 1PdxoRa4= template < typename Ret >
o;M-M(EZQ6 struct functor_trait < Ret ( * )() >
f+Da W {
ZeP3
Yjr3 typedef Ret result_type;
}t9A#GOz } ;
9G=ZB^ 对于单参数函数的版本:
ky98Bz% {;j@-=pV template < typename Ret, typename V1 >
>" z&KZKI struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
>Gyg`L\ {
{uuvgFC typedef Ret result_type;
I6,sN9`
K } ;
6mbHfL>cO 对于双参数函数的版本:
qvhol RXU#.=xvy template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
)./.rtP|4 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
=*?2+ ; {
k7ODQ(*v typedef Ret result_type;
=D6H?K-k! } ;
4*aNdh[t. 等等。。。
@C fxPA 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
l\Or.I7n
t?R=a- ZI template < typename Func >
"7tEk<x struct func_return
7Vxe]s {
{|Pz9a-: template < typename T >
fG\]&LFBU struct result_1
(6Sf#M {
a,U@ !}K typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
K;_.WzWD= } ;
H<6/i@ly ,0R2k `m! template < typename T1, typename T2 >
M:OJL\0 struct result_2
9AROvq|# {
I+^B] @" typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
9#AsSbBpf } ;
Y8yRQz u } ;
"x$RTuWA9 1@Zjv>jy[ wh<s#q` 最后一个单参数binder就很容易写出来了
]
x_WO_ Aa;s.:? template < typename Func, typename aPicker >
d.3O1TXK class binder_1
6hs2B5)+ {
,3{z_Rax- Func fn;
n/3gx4.g aPicker pk;
t"@:a
Y" public :
_,M:"3;Z #j{!&4M template < typename T >
L('G1J} struct result_1
d#9"_{P {
y`EcBf typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
SEc3`y;j% } ;
2eBA&t
LF~=,S template < typename T1, typename T2 >
O/(qi8En struct result_2
zaVDe9B,7 {
_~`\TS8 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
{&Fh$H! } ;
Svmyg] b:}`O!UBw binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Z Tx~+'( Y@S?0 template < typename T >
m$xyUv1 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X]Emz" {
3?vasL return fn(pk(t));
QJ
ueU%| }
<~}t;ji template < typename T1, typename T2 >
qG/a5i typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t/bDDV" {
VT\o=3_ return fn(pk(t1, t2));
o4b!U % }
_ID2yJ } ;
Oifu ?f<r X"W%(x`w PomX@N}1 一目了然不是么?
6?0^U 9 最后实现bind
K'%,dn rSD!u0c[ |Mp_qg?g template < typename Func, typename aPicker >
.6[xX?i^T picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
=>hq0F4[; {
WG;1[o& return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
?'K}bmdt}. }
^ZFbp@#U ~4wbIE_rN 2个以上参数的bind可以同理实现。
;C%D+"l1g 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
ZbYwuyHk(3 @\_tS H 十一. phoenix
}`$:3mb&f Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
aho;HM$hjP C9/?B: for_each(v.begin(), v.end(),
8kih81tx"U (
qphN do_
5( lE$& [
9jiZtwRpk cout << _1 << " , "
AjaG.fa]k ]
aI|<t^X .while_( -- _1),
J!
>HT'M cout << var( " \n " )
)}?'1ciHI )
^6 +P&MxM );
+b]g; 6:B[8otQ 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:
cW,wN~ 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
*&B*/HAN operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
:x97^.eW~ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
bG>pm|/ .b vB8VOrW $6:j3ZTXrt template < typename Cond, typename Actor >
|Gjd class do_while
nD.4c-hd$q {
@.-g Cond cd;
,:-S<]fS{_ Actor act;
;tI=xNre`1 public :
FpfOxF6A3 template < typename T >
!xMyk>%2 struct result_1
I?"cEp {
_{,e-_hYM typedef int result_type;
MyuFZ7Q4$ } ;
mY.[AIB +J$[RxQ# do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
lMp)T** jh`&c{#*)M template < typename T >
G3 #c typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
i}RxTmG< {
#:z.Br` do
DI9x]CR {
HPpKti7g act(t);
Aa.bE,W }
@6ZQkX/ while (cd(t));
}Fyf?TZ$T return 0 ;
hkv&Od, }
,a< !d } ;
8:-[wl/@ J}KATpHs w*Sl 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
FgQd7p 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。
/l0\SVwa> 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。
Ve7[U_" 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。
>t?;*K\x" 下面就是产生这个functor的类:
" 9 h]P^ M'HmVg4' hp,bfcM template < typename Actor >
_i:yI-jA class do_while_actor
O~-#>a {
j,Qp*b#Qo Actor act;
8@Xq ,J public :
KCDEMs}}zM do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
ar=uDb; Kw&J<H template < typename Cond >
'wLQ9o%=p| picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
6\g]Y } ;
#=5/D@ \Q?r+VZ A"#Gg7]tl' 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
+Ld4e] 最后,是那个do_
O|#^ &d DK&J"0jz, D+N{'d?+ class do_while_invoker
%Ox*?l _ {
?A2#V(4 public :
5X nA.?F^ template < typename Actor >
{G/4#r
2> do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
?H0 #{!s {
&I:5<zK{ return do_while_actor < Actor > (act);
mE%H5&VSI }
m/JpYv~ } do_;
4{X5ZS?CkI 5)2lZ(5.A# 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
:Y0*P 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Sh*LD
QL<? 最后来说说怎么处理break和continue
4At%{E 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。
Obrv5%'
具体实现手法这里就不罗嗦了。
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