一. 什么是Lambda
0mVuD\#=! 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
g}YToOs 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,
o6|"J%9GX ng
9NE8F PqI![KxZW %z2oDAjX class filler
:l;,m}#@ {
6&mWIk^VC public :
8yvJ`eL- void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
0$l&i=L } ;
&1~Re.*B H) cQO?B F^xaz^=`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:
R}hlDJ/m- Y&:/~&' l@#b;M/ K#@K"N= for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
r_q~'r35 _ Zikm?(J ]| z")gOE 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
61kO1,Uz* w~]}acP F=:c5z $82zy q 二. 战前分析
`BpCRKTG 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。
RW)k_#%= 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
1 0V+OIC FbuKZp+ q 7` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
B6uf;Yc /* --------------------------------------------- */
9!cW vector < int *> vp( 10 );
oW8;^u transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
f@L\E>t /* --------------------------------------------- */
=@%MV( sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
TD%WJ9K\ /* --------------------------------------------- */
Fos1WH?\ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
eiOi3q /* --------------------------------------------- */
v >NTh for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
pRmE ryR(U /* --------------------------------------------- */
sY_fq.Z for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
aC4m{F[ ${e -ffyy ijg,'a~3E kr6:{\DU:B 看了之后,我们可以思考一些问题:
|NXFla 1._1, _2是什么?
L^&do98 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
4">84,-N 2._1 = 1是在做什么?
eZ[#+0J 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
iKY-;YK Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
jD<9=B(g :ECw
\_"0$ 7;~2e 三. 动工
oUCVd}wH 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
:%pw`b, =V wH#Lb@cfZ0 |O2|`"7 L-SdQTx_ template < typename T >
]2g5Ka[>w class assignment
3EO#EYAHiM {
Q:rT 9&G T value;
:K?iNZqWN6 public :
S`fu+^cv assignment( const T & v) : value(v) {}
[]!tT-Gzy template < typename T2 >
cz$c)It T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
WtMcI>4w } ;
cS+?s=d p{w}
N{|[R
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
&MBOAHhze 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
I)qKS@ (Jm(}X]sh[ A-}PpH~.Z +ESX.Vel class holder
">03~:oA {
Z5 w`-# public :
Tm0?[[3hC template < typename T >
[sjrb?Xd assignment < T > operator = ( const T & t) const
l[:^TfB {
jD$;q7fB return assignment < T > (t);
|P^ikx6f5 }
j@s=ER } ;
N.kuE=X "bLP3 uHTKo(NG 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:
`Nc`xO? @?(nwj~ s` static holder _1;
6f<*1YR
F Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
AN50P!FZW \nn56o@eN for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
8s\8`2= 而不用手动写一个函数对象。
K#%O3RRs EG8%~k+R Fa Qu$q ytuWT,u 四. 问题分析
iG?w; 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。
q_OY sg 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。
2X
qPZ]2g 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
|E>v~qD8I 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
e-YGuWGN7 下面我们可以对这几个问题进行分析。
|s)VjS4@ e<&_tx 五. 问题1:一致性
?Yynd 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?|
/r #b 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
7R%
PVgS4x $sB48LJuU' struct holder
eA;j/&qH {
iPR!JX
_ //
zzDNWPzsA template < typename T >
e)fJd*P T & operator ()( const T & r) const
A?%XO
% {
%`t]FV^# return (T & )r;
lyMJW}T+> }
.2 N_? } ;
7=9A_4G! QH~8
aE_i 这样的话assignment也必须相应改动:
~)oWSo5ll RBMMXJj template < typename Left, typename Right >
3}.mp}K5 class assignment
U~JG1#z6 {
>n@>h$] Left l;
2`q^Q Right r;
7N-CtQnv public :
LrmtPnL assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
dT*f-W template < typename T2 >
8 RzF].) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
v ](G?L9b } ;
|TNiKy `"^@[1 同时,holder的operator=也需要改动:
=PeW$q+ x0TnS# template < typename T >
*IjdN,wox assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
^Y*`D_-G {
Cz$Hk;3\6 return assignment < holder, T > ( * this , t);
jSOa }
]e#,\})Br \6nQ-S_ 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。
wnZ*k( 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Z]1z*dv A1=$kzw{UH return l(rhs) = r;
N'Z_6A*- 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
4`EvEv$i 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
iPtm@f,bI CU7iva template < typename Tp >
PEwW*4Xo class constant_t
}(vOaD|k= {
^|a&%wxA const Tp t;
_z_3%N
public :
lhW#IiX constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
R+@sHsZ@ template < typename T >
qAuUe=w%p const Tp & operator ()( const T & r) const
s\3Z?zm8 {
ux/[d6To return t;
A+bubH, }
;{F;e)${M } ;
o#KPrW`XJ/ 4,R\3`b 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
?L~=Z\H 下面就可以修改holder的operator=了
D;
35@gtj \e5,` template < typename T >
JVIcNK) assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
TnZc.
{
l,FG:"`Z@ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
2kmna/Qa6 }
'8kL1 aS1P]& 同时也要修改assignment的operator()
>x _:=%Wr+ +lf@O&w template < typename T2 >
wTgx(LtH T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Vms7
Jay 现在代码看起来就很一致了。
a\HtxR8L H?zCIue3 六. 问题2:链式操作
V=8{CmqT 现在让我们来看看如何处理链式操作。
KH 6n3 \= 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
)eedfb1 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
%]= 'Uv^x 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
2Y g[8Tm# 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
bQ:3G; OB? 79l template < typename T >
q5K/+N^2? struct result_1
)uv$tnP* {
lG^mW\O typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
L-X
_b3E\ } ;
#D*J5k>2 f^yLwRUD 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:
kosJ]q'U O.40^u~ template < typename T >
IB]VPj5 struct ref
&V,-W0T_ {
%;\2QI`R typedef T & reference;
`X]2iz } ;
1wH/ #K template < typename T >
HU.6L'H* struct ref < T &>
gCBZA;/ {
Uc%`? +Q typedef T & reference;
iRr&'k
} ;
M6 >\R$ /-<m(72wF 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
9[]"%6 gQzJ2LU( template < typename T >
0_xcrM typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
:92a34 {
~4
x Ba:*z return l(t) = r(t);
`5 v51TpH }
9QM"JEu@ 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。
:Tl6:=B 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
C?<XtIoB }JTgj 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
.^+$w$ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
2W-NCE%K)T _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
^} pREe c= +5 调用divide的对象返回一个add对象。
EpS8,[w 最后的布局是:
>~bj7M6t Add
gZ%O<XO / \
z(#hL-{c Divide 5
9,a,A6xry / \
7J_f/st _1 3
YNQ6(HA 似乎一切都解决了?不。
vYm&AD 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。
{,mRMDEy 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。
L"^366M! 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:
l$~bkVNL 7|eSvC template < typename Right >
+Q#Qu0_
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
_w,0wn9N$ Right & rt) const
5$G??="K {
Xq)%w#l5? return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
'!L1z45 }
/>I8nS}T 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
0*M}QXt XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
xr-`i 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
_CwQ}n* 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
%+W
>+xRb 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
/F9lW}pd 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
%IXW|mi 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
%L|bF"K5; WM l ^XZO template < class Action >
*t*&Q /W class picker : public Action
zMqEMx9 {
\B ^sJ[n public :
tNf" X! picker( const Action & act) : Action(act) {}
|Ie`L(" // all the operator overloaded
hBSJEP } ;
e;u8G/ 4W-+k Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
->9xw 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
"@?kxRn! cQ ;Ry!$ template < typename Right >
8t
\> picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
A|OC?NZY {
[jn;|
3 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
f0bV]<_9 }
]@}BdMlHp O!+5As Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
* CGdfdxW 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。
&_hCs![ :%oj'm44! template < typename T > struct picker_maker
VIdoT2 {
&bgi0)> typedef picker < constant_t < T > > result;
'n#S6.Y: } ;
5VoiDM=\c template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
% x;!s=U {
Ui;s.f typedef picker < T > result;
5&Kn # } ;
ho$%7mc trt\PP:H% 下面总的结构就有了:
V/%;:ul. functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
Y rnqi-P picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
|^{" 2l"j picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
u(`A?H: 至此链式操作完美实现。
O!Cu.9} RteTz_z{ |CqJ2 七. 问题3
M.^A` 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
`bF;Ew; =_6h{f&Q template < typename T1, typename T2 >
&bK$!8Z ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rM.<Gi05Qe {
cHct|Z
u return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
*lF%8k"Al }
!_!b\ C>VZf,JE1 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:
x}j41E} ^i1:PlW] template < typename T1, typename T2 >
Y &+/[[ struct result_2
,lM2BXz% {
cBf{R^>Fd typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
^C|9K>M } ;
_oVA0@#n 6^u(PzlA|~ 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?
5)<jPyC 这个差事就留给了holder自己。
(.+n1)L? B`EgL/Wg[ 0lN8#k>H template < int Order >
:[03upyS class holder;
.LHe*J C template <>
7E)7sd class holder < 1 >
>vy+U {
1e} 3L2rC public :
gOAluP template < typename T >
=(\!,S' struct result_1
TvwIro {
:!hH`l}p typedef T & result;
1=.kH[R } ;
0E1)&f template < typename T1, typename T2 >
ZfikNQU9r struct result_2
C;>Ll~f_ {
RtL'fd typedef T1 & result;
_3[BS9 } ;
9%6`ZS~3 template < typename T >
Xy}S}9 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
$c47cJO)W {
ir#^5e@ return (T & )r;
vn0*KIrX }
z(eAwmuli template < typename T1, typename T2 >
e84TLU?~ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
DL_\luh {
Ts6X:D4, return (T1 & )r1;
V1;-5L75 }
2jC\yY |PN } ;
&N ;6G`3 k0?6.[ku template <>
4iW2hV@m class holder < 2 >
[_@OCiV5) {
*[n^6) public :
a-y5 \x template < typename T >
`_i-BdW struct result_1
JY16|ia {
TKX# / typedef T & result;
^+<uHd> } ;
.`].\Zykf template < typename T1, typename T2 >
mNKa~E struct result_2
N\$wpDI~ {
~]W8NaQB( typedef T2 & result;
_jz=BRO$ } ;
<
.!3yy template < typename T >
iN*@f8gf typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
A?zW!' {
a06DeRCej return (T & )r;
oMbCljUC }
rg~CF< template < typename T1, typename T2 >
Xv:IbM>
Qc typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
wBET.l'd {
i|mA/
e3b return (T2 & )r2;
nj$K4_ }
d]]qy } ;
H"l'E9k.&p a{W-+t qT4s*kqr 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> >。
4{KsCd) 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
p%-9T>og 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
?da 3Azp IpxjP\ return l(i, j) = r(i, j);
kZNZ?A<D 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
b&1@rE- S)%x22sqf return ( int & )i;
t/g}cR^Q return ( int & )j;
(1^(V)@ 最后执行i = j;
X'm2uOEj 可见,参数被正确的选择了。
x?IT#ty *&D=]fG -E7\.K3 T2{+fRvN KX`,7- 八. 中期总结
e
j9G[ 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>0-']M 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
jo~Pr 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
#,56vVY 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
$BY{:#a] O}Jb,?p &bRH(yF KJiwM(o p* @L1 i`~y%y 九. 简化
J"y@n~*0 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。
bBX~ZWw 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
jVz1`\Nje 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:
'<Gqu_- 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
@j6D#./7j +-*/&|^等
Ar==@777j 2. 返回引用。
xph60T =,各种复合赋值等
)zN
)7 3. 返回固定类型。
$gNCS:VG* 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
J*k4&l 4. 原样返回。
sAN#j
{ operator,
8~i@7~
J 5. 返回解引用的类型。
VA0TY/{
] operator*(单目)
!Xm: $KH 6. 返回地址。
7}Sw(g)o7 operator&(单目)
Q$%@.@ 7. 下表访问返回类型。
=%L^!//c operator[]
d,77L 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
IjNm/${$ operator<<和operator>>
W5p}oN =EKJ!{ 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。
DQ)SMqOotw 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
MD7[}cB 1 .M?Hp9i template < typename Left >
j*5VJ: struct value_return
e([&Nr8h {
\ *2IU"R template < typename T >
fHigLL0B struct result_1
\&H%k {
0`W~2ai typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
OjN]mp-q } ;
!4E:IM63 xn"g_2Hi template < typename T1, typename T2 >
^tv*I~>J! struct result_2
{x8`gP\H {
XP7A.I#q0 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
2B4c:jJ } ;
? _W*7< } ;
z+b~#f3 181P;R=}< t`AD9
H"\! 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
N ]duv~JS 1jL?z6S 下面我们来剥离functor中的operator()
J.<m@\U 首先operator里面的代码全是下面的形式:
j-
A|\: f_7p.H6\ return l(t) op r(t)
`&_qK~&/X return l(t1, t2) op r(t1, t2)
073(xAkL{ return op l(t)
%Y@3)
return op l(t1, t2)
8^{BuUA return l(t) op
7v-C-u[E` return l(t1, t2) op
*M"wH_cd return l(t)[r(t)]
=vFI4)$- return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
?sO_c3^7z ,'!&Z * 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
c_iF S 单目: return f(l(t), r(t));
/$n${M5! return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
;[xDc>&("Q 双目: return f(l(t));
)"1D-Bc\Q return f(l(t1, t2));
nXN0~,+ 下面就是f的实现,以operator/为例
eYa gI ;cO0Y.V9l struct meta_divide
+|.#<]GA {
{b?)|@)is template < typename T1, typename T2 >
/EC m static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
_ReQQti[ {
zme:U![ return t1 / t2;
0h7\zoZ5 }
1)r1/0 } ;
,y0kzwPR1 Cxh9rUe. 这个工作可以让宏来做:
V><P` y?rsfIth` #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
s#Le`pGoW template < typename T1, typename T2 > \
Ev()2 80 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
0`x<sjG\q 以后可以直接用
ecHy. 7H DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
?eu=0|d 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
3] !(^N>V (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
r[gV`khka +q4T];< '.iUv#j4Sh 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
rdK.*oT PQfx0n, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
v uJ~Lg{ class unary_op : public Rettype
:70oO}0m. {
u4S3NLG) Left l;
dlWw=^ public :
p?}Rolk7 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
:>,d$f^tqE M6e"4Gh template < typename T >
H1l'\ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
os2yiF", {
u%|VmM> return FuncType::execute(l(t));
w qsPGkJJ7 }
S&VN</p ]\jhtC=2 template < typename T1, typename T2 >
J@Li*Ypo typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vH?/YhH| {
E5o0^^ return FuncType::execute(l(t1, t2));
P`"dj@1' }
9@h>_1RJz } ;
qYpHH!!C= x[vX|oE!A mU3UQ
j 同样还可以申明一个binary_op
)QX9T 'C[gcp template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
rGN-jb)T+ class binary_op : public Rettype
nBNZ@nD {
^=t yf&" Left l;
6s Pd")%G Right r;
@<};Bo' public :
[iDa6mcth binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
iBZ+gsSP )N}xKw | template < typename T >
PKwx)!
Rz typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Kkd7D_bZ* {
]-R8W/fDn return FuncType::execute(l(t), r(t));
J)R2O4OEd }
I($u
L@$ lFB Ka
,6 template < typename T1, typename T2 >
Qc3!FW<26 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0xPML}|V {
Db2G)63 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
d>(dSKx }
eo@:@O+bm } ;
IlaH,J7n xUG|@xIwc = U^B,q 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
A$-{WN.W 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Pg`^EJ+ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
EqOB
0\ 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。
[*1c.&%( 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
i1/FNem 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。。。
K46mE 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
QJv,@@mu 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)
B a Xzz 下面是修改过的unary_op
HVC\(h,)i \TKv3N template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
ncWASw` class unary_op
nrZv>r {
r*WdD/r| Left l;
B[k"xs #|'8O public :
2[WQq)\ K[ylyQ1 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
p,xM7V"O) Sm-nb*ZyC template < typename T >
s_RYYaM struct result_1
$+?6U {
0|HhA,u typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
D]4?UL } ;
9gWQGkql a5&wS@)
; template < typename T1, typename T2 >
{B[i|(xQx struct result_2
Vv zd>yII {
%';n9M typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
g:O.$ } ;
P{);$e+b~ yLI=&7/e@ template < typename T1, typename T2 >
d{YhKf#~ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
eNXpRvY {
5xRh'Jkyb return OpClass::execute(lt(t1, t2));
wl!'Bck= }
EK#w: " ~kYF/B2* template < typename T >
RRV&!<l@$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;E*ozKpm {
J,E&Uz95% return OpClass::execute(lt(t));
2!jbaSH(+ }
U:`rNHl >;HXH^q } ;
( /uL6W d0 %,>,J` |FKo}>4 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
v}iJ:' 好啦,现在才真正完美了。
/Fk0j_b 现在在picker里面就可以这么添加了:
'W$qi@f_s YXBS!89m template < typename Right >
|px4a" picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
I2zSoQ1P {
Jq.26I= return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
#{N#yReh }
\Z)'':},C 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
u |#ruFR vnIxI a J :, DrW]`%Ql lMP|$C 十. bind
\f._I+gJ 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。
Wmp\J3 先来分析一下一段例子
1AhL-Lj J@1 (2%)|Z 4,)=r3;&! int foo( int x, int y) { return x - y;}
Z5NuLB' bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
W[YcYa_tQ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
gzw[^d 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。
!WDdq_n*v 我们来写个简单的。
%d*}:295 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
x%$Z/ 对于函数对象类的版本:
+K+
== mO& B{zIW'Ld template < typename Func >
G-rN?R. struct functor_trait
]Q^oc {
GTLlQy)'= typedef typename Func::result_type result_type;
)TXn7{M: } ;
^GL0|G=(1 对于无参数函数的版本:
X2o5Hc)l< rvOR[T> template < typename Ret >
m.lNKIknQ struct functor_trait < Ret ( * )() >
1tg {
wus] typedef Ret result_type;
3fBq~ Q } ;
sYXVSNonm 对于单参数函数的版本:
J|3CG;+ bEPXNN template < typename Ret, typename V1 >
VeCpz[r struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
heRQ|n.Dz) {
&(wik#S typedef Ret result_type;
d'DS7F(c{ } ;
I|BLAm6j 对于双参数函数的版本:
Ph-3,cC r}XD{F}" template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
E4 JS
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
f *)t<1f {
Ndx='j0 typedef Ret result_type;
t-/%|@?D } ;
g%^Zq" 等等。。。
h~<#1'/< 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
.llAiv l1YyZ ^Z template < typename Func >
BhNwC[G?m struct func_return
LG51e7_gFi {
oq;}q template < typename T >
tXfB.[U struct result_1
{K:/(\ {
|" l
g4S% typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
hXYVi6(k } ;
<;W4Th<4 (A"oMnjWd template < typename T1, typename T2 >
en#W<"_" struct result_2
&
yw-y4 = {
=axi0q?} typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
S0kH/A } ;
[_b10Z'{ } ;
SkN^ytKE E6BW&Xp vUj7rDT| 最后一个单参数binder就很容易写出来了
!$Mv)c/_u yUBic~S template < typename Func, typename aPicker >
<sd
Qvlx$- class binder_1
XMuZ'I {
im*XS@Uj Func fn;
s2&UeYbIs aPicker pk;
arDY@o~ public :
P]INYH E-n!3RQ(w template < typename T >
l1!i3m'x struct result_1
7dxY07yu {
Z;lE-`Z*(F typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
{"s9A& } ;
Y$Fbi2A4 jj.)$|` template < typename T1, typename T2 >
d0|Q1R+3 struct result_2
4}96|2L5 {
/l@ 7MxE typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Jg: Uv6eN+ } ;
>uxak2nM- Rm6<"SLV binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
"PnYa)?1 ZH/|L?Q1U template < typename T >
XBi@\i= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+X.iJ$) {
ZH.l^'(W return fn(pk(t));
Z=n& fsE }
/V:%}Z template < typename T1, typename T2 >
KvC:(Vqj typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%!LrC!6P4 {
\:^$ZBQr<n return fn(pk(t1, t2));
#O=^%C7p }
0p&:9|'z } ;
])0&el3- L"#Tas\5 *$uKg zv3 一目了然不是么?
^8E/I]- 最后实现bind
P0UMMn\-# awo=%vJ& b(K.p? bt template < typename Func, typename aPicker >
mrk Q20D picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
(r:WG!I, {
[Fjh return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
SlsMMD }
k&@JF@_TI l&5| =
2个以上参数的bind可以同理实现。
v k.Y2
: 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。
# P18vK5 =yfr{5}R 十一. phoenix
>0B[ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
5v!Uec'+ KmpX^Se[ for_each(v.begin(), v.end(),
R3%T}^;f (
,O $F`0>9A do_
4jO~kcad [
5+giT5K*h cout << _1 << " , "
A#LK2II^ ]
$Pl>T09d .while_( -- _1),
2>?GD@GE cout << var( " \n " )
c[J#Hc8; )
B8;_h#^q );
1rTA0+h <)y'Ot0 y 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
z{;W$SO
2 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
O:pQf/Xn operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
nvgo6* 那么我们就照着这个思路来实现吧:
aD24)?db- H~@aT7 H;Z{R@kf template < typename Cond, typename Actor >
]Cbht\Ag" class do_while
';zLh {
?Q:se Cond cd;
/vSFQ}W Actor act;
]qhVxeUm public :
>PL/>
template < typename T >
`hI1 struct result_1
st'Y j {
ZVgR7+`]# typedef int result_type;
p;X[_h } ;
<N+l"Re#] ~"+[VE5 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
RSzp-sKB @DY0Lz; template < typename T >
v>7t J[s typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Pr@EpO {
e7pN9tXGf do
B_c(3n-" {
g 9>p?XY act(t);
x8tRa0-q }
)<IbQH|_ while (cd(t));
=:o)+NE return 0 ;
uh`~K6&*\w }
#d(6q$IE } ;
XlDVJx<&J V>4 !fD= ]wdudvS@6r 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
H*; J9{ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
*!'00fv 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
SS(jjpe&, 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
75I*&Wl 下面就是产生这个functor的类:
{%b>/r umI#P,%[ QO%>RG template < typename Actor >
y#YCc{K
[ class do_while_actor
vTU"c>] {
kd!f/'E! Actor act;
i|.!*/qF public :
^
chlAQz( do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
e>sr)M 9tk}_+ template < typename Cond >
Ho\K
%#u picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
e[>(L% QV+ } ;
3)__b:7J QBai;p{ .:l78>f 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
d=N5cCqq 最后,是那个do_
u&2uQ-T0 [C
P V5\2 =xai 7iM class do_while_invoker
?8YHz {
zSDiJ$Xk public :
>d#B149 template < typename Actor >
9FH=Jp do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
93[`1_q7\ {
LOR$d^l return do_while_actor < Actor > (act);
/DZKz"N }
kf&id/|
} do_;
;)cSdA9 ~A>3k2N/e 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
{lx^57v 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
4'G<qJoc 最后来说说怎么处理break和continue
Lr40rLx;u 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
|Z#)1K 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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