一. 什么是Lambda
D 4^2F(YRX 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
8E1swH5z 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,
3=V79& NK'awv),pM iO4YZ! t>><|~wp class filler
tn201TDZ]= {
j.X3SQb4G public :
YuXq void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
'cJHOd } ;
hb7H- Z2 C0;c'4( zuR!,-W 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:
*KSQ^.sYh ^'r/;(ZF*/ n\&[^Q#b| dN
J2pfvv for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
h{I)^8,M D U#6%8~ VqLqj$P 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
;_),?( *j RNpB{)z %JmSCjt`G z/aZD\[_ 二. 战前分析
PX}YDC zP$ 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。
hSE\RX 9 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
hl?G_%a U7(84k\j rI)op1K for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Hrm^@3 /* --------------------------------------------- */
z/(^E8F vector < int *> vp( 10 );
E9t[Mb %0 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
}N!I|<"/ /* --------------------------------------------- */
ju`x sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
^2}0lP| /* --------------------------------------------- */
H->J.5~,K int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
V9qA.NV2 /* --------------------------------------------- */
s0
hD;`cm for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
v<N7o8 /* --------------------------------------------- */
8.bIP
ju%v for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
W>+\A" >.N?y@ VeidB!GyP cLn&b}8' 看了之后,我们可以思考一些问题:
IY2caXu 1._1, _2是什么?
+T02AS 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。
hDI_qZ 2._1 = 1是在做什么?
0@[]l{N 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。
oA`'~~! 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。
ys|a ^VnN <z+5+h|^ wB~Ag$~ 三. 动工
Z}6 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
\zCT""'i =n|n%N4Y /9<zG}:B C5GO?X2 template < typename T >
;:NW class assignment
`b 6j7 {
,,vl+Z<& T value;
gB,~Y511 public :
1:5jUUL8 assignment( const T & v) : value(v) {}
#]pFE.o template < typename T2 >
-@f5d T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
eSNi6RvE } ;
v {E~R uQgv ;jsPz &y"e|aE 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Y}BT|
" 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
JJ_77i 1 i #
.h$ <hazrKUn + >?"P^ class holder
:=!?W^J {
jy#'oadS? public :
z)N8#Y~vn template < typename T >
/f2HZfj assignment < T > operator = ( const T & t) const
H;5Fs KIF {
7jP
C{W return assignment < T > (t);
R@_i$Df| }
c+P.o.k; } ;
iX,|;J|] v.Wkz9
w} seO7/h_a 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:
GqB]^snh R+Q..9P static holder _1;
>.^/Z/[.L Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
I[u%kir $2N)m:X0 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
AB92R/ 而不用手动写一个函数对象。
HAJK%zLc CYD+o 8wJfGY w+c%Y\: 四. 问题分析
]Q-*xho 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。
CtiTXDc_ 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。
$< &N# 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
<2Q+? L{ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
iOk^RDG+ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
;#a^M*e zyb>PEd. 五. 问题1:一致性
znm3b8ns 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
v%8.o%G 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Bg.~#H kOi@QLdN struct holder
Hg<d%7. {
VnqgN //
k$j4~C'$ template < typename T >
Kxs_R#k T & operator ()( const T & r) const
>6xZF'4 {
"SGq$3D return (T & )r;
);X&J:-l+ }
-L=aZPW`M } ;
AG?cI@', S+aXlb 这样的话assignment也必须相应改动:
;jC}.]
_)w GZ xG!r- template < typename Left, typename Right >
3^NHVg class assignment
BC|=-^( {
h+ixl#: Left l;
x93t.5E6 Right r;
6@ B_3y public :
1nHQ)od assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
UqJ}5{rt template < typename T2 >
=z_.RE T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
`r?xo7 } ;
z u53mZ AP1Eiv<Hub 同时,holder的operator=也需要改动:
"'Bx<FA "N'|N., template < typename T >
prJ]uH, assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
BCy#
Td {
\v|nRn,`- return assignment < holder, T > ( * this , t);
2/[J<c\G }
f,S,35`qa s.VtmAH 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
l-?B1gd,l 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
of? hP1kl[ K9\p=H^T7 return l(rhs) = r;
H?\b 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
wrtJ8O( 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
-B+Pl* TV&:`kH template < typename Tp >
r1vF/yt( class constant_t
T
>BlnA {
Fog4m=b`g const Tp t;
Y8$Y]2 public :
k&TZ
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
u`K)dH, template < typename T >
q.xt%`@aA const Tp & operator ()( const T & r) const
~8fy
qE$ {
7sgK+
ip return t;
&A}@@d }
Q7V*~{ } ;
Nu}x`Qkmr G3[X.%g` 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
DcjF$E 下面就可以修改holder的operator=了
|AgdD TU-aL template < typename T >
.
#+ N?D< assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
yHYqJ|t {
F ?APDGAN return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
..Q$q2. }
0#$<2 qeM`z 同时也要修改assignment的operator()
l:' 0 T;?=,'u template < typename T2 >
3mmp5 d T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
,tZJSfHB 现在代码看起来就很一致了。
kfb*| VR5CRNBJ 六. 问题2:链式操作
B4uJT~,7> 现在让我们来看看如何处理链式操作。
NFYo@kX>
G 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。
E;I'b:U` 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。
0-s[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。
{nr}C4]o 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
B<V8:vOam J #ukH`|- template < typename T >
9YMD[H\}V struct result_1
bQTkW<7gh {
9V ]{q typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Vn7FbaO^ } ;
E2hy%y9Tp NA=I7I@ 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:
u;@~P %1\MW+ template < typename T >
"W"2Y( struct ref
\ytF@"7 {
t@ _MWF typedef T & reference;
=qg;K'M5 } ;
U3oMY{{EJ template < typename T >
ff{L=uj struct ref < T &>
T(@J]Y- {
goJK~d8M* typedef T & reference;
Xc>M_%+R
} ;
VuU{7: %I`%N2ss 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
3?n2/p
7= AlVBhR` template < typename T >
GC#s;X typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
#8{U0 7]" {
[9-&Lq_ g return l(t) = r(t);
ktEdbALK }
@7}]\}SR 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。
[?QU'[ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
^KlW"2: NKy Ksu
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
J*%XtRio _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
8.Z9 i _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
;z Qrree# +5 调用divide的对象返回一个add对象。
o@5zf{- 最后的布局是:
btG+Ak+K* Add
#?3oGrS Y / \
]cKxYX)J Divide 5
'{-7%>`bn / \
ntZl(] l _1 3
ru>c\X^| 似乎一切都解决了?不。
#Yd'Vve 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。
bJWPr 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-,C5^ 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:
}Dc7'GZ w>TlM*3D/ template < typename Right >
]b+Nsr~ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Szb#:C Right & rt) const
h!zev~u1)` {
SNUq return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
F\Z|JCA }
SQSPdR+ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
VfFXH,j 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。
flXDGoW 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。
V Kw33 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。
57S!X|CE 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。
kGkfLY6B 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?
Wcf;ZX 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:
NB.s2I7 !k}]` z^d template < class Action >
GKg&lM!O$ class picker : public Action
@dHQ}Ni {
YqEB%Y~N+ public :
R2Y.s^ picker( const Action & act) : Action(act) {}
-~rZ| W~v // all the operator overloaded
5
A2u|UU } ;
!5VT[w
1 IE0hC\C} 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。
i^Ip+J+[ 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:
`^G?+p2E >OotgJnhC template < typename Right >
{Y6;/".DM picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
nX>HRdC {
u]$e@Vw. return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
!\hUjM+(} }
vFx0B? 0)0,&@])7 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
I%b}qC"5M 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
<fm<UO,% D\LXjEme. template < typename T > struct picker_maker
P: QSr8K {
<?E~Qc t typedef picker < constant_t < T > > result;
ui!MQk+D9 } ;
`%<^$Ng; template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
1$toowb"Zy {
#[
TOe typedef picker < T > result;
]7/6u.G7R } ;
mNDd>4%H_ CYHo~VIK 下面总的结构就有了:
g54b}vzm functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
y yqya[-11 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
H]<@\g*l@P picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
>J['so2Bf 至此链式操作完美实现。
s+@`Z*B5 &~&nJr #k/NS 七. 问题3
[:"7B&&A 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
S uo XR@C^d template < typename T1, typename T2 >
{IG5qi?/E) ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=P)H3|AdIm {
8;q2W
F{AX return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
C9Xj)5k@R }
6 66f;h +hL%8CVU M 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
=*'K'e>P3 zv>7;En3 template < typename T1, typename T2 >
T8US` MZ struct result_2
`F,*NESv {
Jr.4Y>;}e3 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
LR:meCOI } ;
&Z%|H>+;T tjWf`#tH>H 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
oRZ--1oR_ 这个差事就留给了holder自己。
IM 8lA rI;84=v2&9 %7[Z/U= template < int Order >
h$U(1B class holder;
;%V)lP "o template <>
E%np-is{1 class holder < 1 >
s F!nSr {
7]pi .1i public :
mWiX@#, template < typename T >
cms9] struct result_1
+-d)/h.7 {
96]!*} typedef T & result;
3{ FUFx } ;
i&',g template < typename T1, typename T2 >
'\4 @ struct result_2
0sGAC {
G Z~W#*|V typedef T1 & result;
+S
C;@' } ;
[W,} & template < typename T >
pdEUDuX typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
"+k^8ki {
wzNGL{3 return (T & )r;
IWs)n1D*] }
;Q8LA",5d template < typename T1, typename T2 >
FNgC TO% typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
,5J}Wo?Q} {
]J)3y+;P return (T1 & )r1;
P8\bi"iiN }
@/ G$
C9< } ;
)4CF*>*6V
TD6MP9L template <>
)a0%62 class holder < 2 >
;($" _h {
/^^wHW: public :
R8n/QCeY{ template < typename T >
0fP-[7P struct result_1
60Szn]z'8[ {
j _p|>f<} typedef T & result;
_=ziw|zI } ;
w\(;>e@ template < typename T1, typename T2 >
Xn3
\a81 struct result_2
x!^u$5c {
na-mh
E,H typedef T2 & result;
BELxaV, } ;
SM1[)jZ- template < typename T >
r]lPXj(` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|a{~Imz{ {
gkRbb
return (T & )r;
J%SuiT$L&Y }
qEy]Rc% template < typename T1, typename T2 >
GAY
f.L" typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
de$0D fK {
,d~6LXr<fM return (T2 & )r2;
Bkh1VAT }
Yfjp:hg/! } ;
{- Y.C*E y>jP]LR4 b9cY 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
6E0{(* 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
zilM+BZ8 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Qk h}=3u gK+/wTQ% return l(i, j) = r(i, j);
BMxe)izT; 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
H){lXR/#u +x_9IvaW&? return ( int & )i;
29~Bu5 return ( int & )j;
.^aqzA=] 最后执行i = j;
u{d\3-]/ 可见,参数被正确的选择了。
+204.Yj?D jt,dr3|/n X\
bXat+ Uk@'[_1z }<KQ+ 八. 中期总结
F* h\ #? 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
K%iA-h 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
KVA~|j B 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
AttS?TZr 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
/@`kM'1:
sBV})8]KM JrgpDZ
@24)*d^1 9zs!rlzQ
u/S{^2`b 九. 简化
&>$+O>c , 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。
3qNLosm#M 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
(// f"c]/ 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:
9fQFsI 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
GRq0nhJ +-*/&|^等
O[RivHCY 2. 返回引用。
yK"T5^o =,各种复合赋值等
!,z==Qp|v 3. 返回固定类型。
N,F$^ q6 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
d@aPhzLu 4. 原样返回。
6L4<c+v_ operator,
B?pNF+?'z 5. 返回解引用的类型。
T**v!Ls operator*(单目)
4Ow0g-{ 6. 返回地址。
IqrT@jgN- operator&(单目)
z [9f 7. 下表访问返回类型。
5kbbeO|0G operator[]
W<sa6,$ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
(W'.vEl operator<<和operator>>
RjW<
H6a"K I/V lH:o 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。
EnD}|9
例如针对第一条,我们实现一个policy类:
.{ +Obi #'lqE)T template < typename Left >
|jT^[q(z struct value_return
'7;b+Vbl# {
ZA {T0: template < typename T >
h =E)5&Z struct result_1
rD":Gac {
}{#ty uzAo typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
4/:}K>S_ } ;
vWpoaz/w qOM" ?av template < typename T1, typename T2 >
*s1^s;LR struct result_2
BfUM+RC%5 {
uS}qy-8J typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
`j)S7KN } ;
L$rMfeS } ;
]R?{9H|jwE glo Y@k~ bjCO@t 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
>A_:qyGk TVs#, 下面我们来剥离functor中的operator()
3I):W9$Qp 首先operator里面的代码全是下面的形式:
eF=cMC IVdM}"+ return l(t) op r(t)
& cV$`L return l(t1, t2) op r(t1, t2)
#|R#/Yc@Bv return op l(t)
4SDUTRoa return op l(t1, t2)
S;L=W9=wby return l(t) op
Nt'6Y;m! return l(t1, t2) op
,C97|6rC return l(t)[r(t)]
Md[M}d8 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
jqv"8S5 CaE1h9 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
b;k3B7< 单目: return f(l(t), r(t));
OPe3p {] return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
h}$g}f%$+ 双目: return f(l(t));
:)=>,XwL8 return f(l(t1, t2));
R;l;;dC= 下面就是f的实现,以operator/为例
l\t\DX"s_ -'%>Fon struct meta_divide
YDxEWK< {
1r?hRJ:' template < typename T1, typename T2 >
0+dc static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
J<;@RK,c_ {
wY'w'%A? return t1 / t2;
?_V&~?r }
1XXuFa& } ;
uw>O|&! 8gn12._x 这个工作可以让宏来做:
Vl\8*!OL% cN3!wE #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
CyXFuk!R template < typename T1, typename T2 > \
'nRoa7v( static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
0 *^>/* 以后可以直接用
EJ@&vuDd$ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
J1UG},-h 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
50jZu'z: (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。。。)
)Gm,%[?2C $~c
wB Qo$j'|lD 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
@^cR CFTw=b@ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
oT0TbZu% class unary_op : public Rettype
Cno+rmsfT {
1Wr,E#+C Left l;
@
Cd#\D| public :
HE|XDcYO unary_op( const Left & l) : l(l) {}
KBOp}MEz !*G%vOa template < typename T >
u8Ak2:
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\`U=pZJ {
XT%\Ce! return FuncType::execute(l(t));
6"YcM:5~ }
pt$\pQ riv8qg template < typename T1, typename T2 >
/N9ct4 {^ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W\Df:P {< {
E! GH$%:; return FuncType::execute(l(t1, t2));
J~.` }
v8l3{qq } ;
=JNCQu LE}V{%)xD h<<uef9 同样还可以申明一个binary_op
zQ~ax!}R x:$ xtu template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|R&cQKaQ` class binary_op : public Rettype
H! P$p-*. {
\k
6'[ln Left l;
H):(8/>( Right r;
%WF]mF T_ public :
z5p5=KOb binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
*$Z,kZ^^
35%\"Y? template < typename T >
)_olJCdaP^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
BIh^b?:zU {
Mz 6PH)e; return FuncType::execute(l(t), r(t));
`Kbf]"4q }
5=_bK^Am i_e%HG template < typename T1, typename T2 >
|/;;uK,y typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p1N3AhXY {
bRD-[) return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
I%:\"g"c }
U#Wg"W{ } ;
WZM UR~ s\m P W_"JZ 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
`gAW5 i-z5 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Z`<5SHQd DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
7epil 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。
t0_4jVt 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
$p|Im, 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
^Na3VP 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
M}e}3w 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
'*B%&QC- 下面是修改过的unary_op
ON9L+"vqv0 #y-R*4G template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Du #>y! class unary_op
Cto>~pV {
c] - Left l;
:s*t\09V7 K7R!E,oPg public :
2m^qXE$ eLIZ<zzW0} unary_op( const Left & l) : l(l) {}
2<9&OL Z!-V&H. template < typename T >
lVCnu>8 struct result_1
$0R5 ]]db) {
y$+=>p|d.^ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
a+RUSz;DL } ;
2HO2 ,rV;T";r template < typename T1, typename T2 >
I?
="Er[g} struct result_2
iG#92e4 {
,FwpHs $A typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
fV2w &:^3 } ;
Eh^gR`I RN&6z"|jR template < typename T1, typename T2 >
EM(%|# typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/dO*t4$ @? {
.'>d7 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
zs6rd83# }
PeIKx$$Kl{ IrUoAQ2xpG template < typename T >
V?)YQB typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
eX1_=?$1P {
+|Izjx]ZV return OpClass::execute(lt(t));
`A9fanh }
*{,}pK2* X.sOZb?$ } ;
g&{CEfw& W[R`],x` WcQkeh3n 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
Po&'#TC1 好啦,现在才真正完美了。
# [
+n( 现在在picker里面就可以这么添加了:
#&ei +IMt$}7[ template < typename Right >
>;l rH& picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
-24ccN; {
M3Qi]jO98 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
I@5$ <SN }
YC$>D?FW 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。
?D|kCw69SE * =*\w\
te !1%Sf.`!_ I5)$M{#a TqSjL{l% 十. bind
X#Ob^E%J 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。
Qsw.429t 先来分析一下一段例子
V CVKh LcT;7yv F|cli
< int foo( int x, int y) { return x - y;}
cY Qm8TR< bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
/E3~z0 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
'y5H%I! 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。
-?l`LbD 我们来写个简单的。
Nf)SR#; 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
=dwy 4 对于函数对象类的版本:
"&{.g1i9 6J_$dzw template < typename Func >
ZuZCIqN struct functor_trait
0dQ\Y]b {
Z?d][zGw typedef typename Func::result_type result_type;
c[T@lz(! } ;
cltx(C> 对于无参数函数的版本:
qA[cF$CIl) EG|_YW7 template < typename Ret >
Yg}b%u,Q struct functor_trait < Ret ( * )() >
%%#bTyF {
<Ql2+ev6 typedef Ret result_type;
24
.'+3 } ;
GvvKM=1 对于单参数函数的版本:
9-vQn/O^D 9Fw NX template < typename Ret, typename V1 >
Gx4{ 9 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
8C?E1fH\ {
.|Yn[?( typedef Ret result_type;
!]5V{3 } ;
17`-eDd 对于双参数函数的版本:
?*[35XUd g7lPQ_A* template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
x8x-b>|$&< struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
1|AY&u%fiP {
fz?woVn typedef Ret result_type;
:`lP+y?a1 } ;
\j-:5M#m 等等。。。
Sx (E'?] 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
|qwx3 hQ? f@$kK?c? template < typename Func >
d'H gek{T struct func_return
|DPq~l(d {
<>Ha<4A
=E template < typename T >
6!USSipn struct result_1
gzy|K%K {
5y] %Cu1.u typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
MttFB;Tp } ;
%mD{rG9 Gd'_X D template < typename T1, typename T2 >
K r<UPr struct result_2
us8HXvvp{ {
d{7)_Sbky typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
0P!Fci/t } ;
/"8|26 } ;
y&eU\>M UR S=1+ rQ6>*0xL_ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Pp_? z0M Ra6 }<o template < typename Func, typename aPicker >
HuKOb4g class binder_1
g$vOWSI+ {
|/$954Hr#< Func fn;
RTDplv; ] aPicker pk;
A0,e3gb public :
pSEaE9AX% SSyARR+;c template < typename T >
sTep2W.9 struct result_1
1)qD)E5&cf {
xP;>p|
M typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
0%Y}CDn_ } ;
}f% Qk0^ lDF7~N9J_ template < typename T1, typename T2 >
g:!R't? struct result_2
e\f\CMb {
&Vu-*? typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
(d*||" } ;
QC&,C}t, !4<A|$mQ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
k*C[-5&# *UXa.kT@ template < typename T >
2- (}=N typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
83p8:C.Ze {
F1L[C4' return fn(pk(t));
&&m1_K }
)K`tnb.Pf template < typename T1, typename T2 >
Pj_DI)^ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f^F"e'1 {
SQ]M"&\{y return fn(pk(t1, t2));
sIl&\g<b }
h(3-/4 } ;
4L4u< ne 3t|JZ -)KNsW 一目了然不是么?
opu)9]`z 最后实现bind
rOj(THoc{ )vg@Kc26 4d}n0b\d template < typename Func, typename aPicker >
~r'ApeI9 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
='C;^
Bk {
@`Dh7Q return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
IG2z3(j }
wuXH' %da-/[ 2个以上参数的bind可以同理实现。
zwP*7u$CH 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。
yX%> %#$ _\=
/~>Xl 十一. phoenix
8DbP$Wwi Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
-%K}~4J &%k_BdlkQ for_each(v.begin(), v.end(),
St>
E\tXp (
Goy[P2m do_
+^J;ic [
'"ze Im~ cout << _1 << " , "
5B8fz;l= B ]
jqTK7b .while_( -- _1),
">S1,rhgS cout << var( " \n " )
Gl6:2 )
]"YXa~b );
w{;~ /OMgj7olD 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:
e eyZ$n 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
TIaiJvo operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
n!lE|if 那么我们就照着这个思路来实现吧:
[9Tnp]q "T<7j.P? No+BS%F5 template < typename Cond, typename Actor >
dldS7Q class do_while
nLPd]%78> {
U2~|AkL Cond cd;
3O_O5 Actor act;
1!E}A!; public :
]=/?Ooh template < typename T >
vBM<M3 struct result_1
H7<g5pv {
Sco'] ^#( typedef int result_type;
/oGaA@#+ } ;
*KU:D Y{ A_2lG!!
6 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
v;}MHl CP$,fj template < typename T >
!|9k&o typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5Fq+^ {
jMX|1b do
P=y1qqC {
{!wd5C@ act(t);
U7,.L }
`bn@;7`X while (cd(t));
-*-"kzgd return 0 ;
4$ah~E>,t }
LfCgvq6/pO } ;
&g0r#K R mo'3 4<5*HpW 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
%rEP.T\i 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。
:`<MlX 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。
T8W^qrx.v 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。
qDfhR`1k 下面就是产生这个functor的类:
Z *v`kl }>3jHWxLc TQ[J, template < typename Actor >
_.EM])b class do_while_actor
pE0@m-p {
E>2AG3) Actor act;
?#nk}=;g8 public :
Z7?\ >4V do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
%j{*`} 8)83j6VF template < typename Cond >
/;u=#qu(E- picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
gd]_OY7L } ;
N
f}ZG [<Mls@? UF}Ji#fqn 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Wkr31Du\K 最后,是那个do_
Vyc qS
ggZ0* %;Z_`W class do_while_invoker
A,7* 52U {
.hoVy*I public :
0j}@lOt( template < typename Actor >
(#qQ;ch do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
4CS$%Cu\?w {
0fV}n:4Pq return do_while_actor < Actor > (act);
?f!&M }
wARd^Iw } do_;
Kv#Q$$)r `nc=@" 1 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
fN9uSnu
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
TIF =fQ 最后来说说怎么处理break和continue
Wi~?2-!
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。
}b{7+ +
Ah 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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