一. 什么是Lambda
8F&=a,ps[ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
lS'-xEv? 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,
~R2 6 +L9Eqll Gq }U|Z .b6VQCS~9 class filler
}`,t$NV` {
kAC&S!n public :
H
s"HID void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
yX0dbW~@y } ;
KNLfp1! JAX*hGhkh Dqe^E%mc 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
30.@g[~ Hr]h
Jc J_v$YwE }XSfst5-H for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
}C>{uXv )8UWhl= 8_6Q~ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
-cSP_1 FTQ%JTgT bdibaN-h (3#Cl
1]f 二. 战前分析
PX
n;C/ 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。
cvfr)K[0 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
}woo%N P ^,;z|f'%* ,;Hu=; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
j;fpQ_KL /* --------------------------------------------- */
B&.FOO vector < int *> vp( 10 );
'toa@5 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
P5#r,:zL /* --------------------------------------------- */
n>^Y$yy}! sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
*i- _6s /* --------------------------------------------- */
JA'h4AXk int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
sPMa]F( /* --------------------------------------------- */
d\61;C for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
6u`)QUmItg /* --------------------------------------------- */
g)_e]& for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
{jho&Ai t$xY #: D[mSmpjE6& we;G]`@? 看了之后,我们可以思考一些问题:
W81E!RyP` 1._1, _2是什么?
{6c2{@ 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。
/~Z?27F6@ 2._1 = 1是在做什么?
3`B6w$z>( 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
.$%Soyr?, 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。
>b6-OFJx J]G?Rc _`_%Y(Xat 三. 动工
LX@/RAd vz 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
DiEluA&w9 9v}G{mQ# L\&<sy"H @1 U&UH template < typename T >
6C-/`>m class assignment
*hQTO=WF {
\yd
s5g!: T value;
)YX 'N<[ public :
ZP;j9T! assignment( const T & v) : value(v) {}
K a6,<C
o template < typename T2 >
)Lwc T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
t7m>A-I } ;
:bWUuXVtJ (q4),y<:[ nD)K}4 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
<YOLx R 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
\L(*]:EP 1 29q`u; cu% C" m^H21P"z class holder
't_[dSO {
s_>
f5/i2 public :
"v` template < typename T >
~5 *5 assignment < T > operator = ( const T & t) const
rc/nFl6# {
B7]C]=${m return assignment < T > (t);
*3&fqBg }
+Wx{: } ;
)*Q-.Je/U @E-\ J7 yh E6,4RuCK 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
s.x&LG * 0|IXGr static holder _1;
Uv?|G%cD- Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
~",`,ZXQy x#Q>J"g for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\N4
y< 而不用手动写一个函数对象。
'/$d0`3B> K"0PTWt DZv=\<$,LF Qed.4R:o 四. 问题分析
9{$<0,? 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\WC+,_% 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。
Cxcr/9 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
N*`b%XGn3 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
;]w<&C!= 下面我们可以对这几个问题进行分析。
1I*7SkgKv %uoQ9lD' 五. 问题1:一致性
Rt{B(L.?< 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?|
3`#6ACF 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
%rF?dvb;? Hsihytdj struct holder
RiTa \ {
C:uz6i1 //
E!Zx#XP1
template < typename T >
:mS# h@l T & operator ()( const T & r) const
i:cXwQG}B {
`iJhG^w9M return (T & )r;
DwV4o^J:l }
A5+rd{k/ } ;
"
beQZG uu/+.9 这样的话assignment也必须相应改动:
shH~4<15 Kv@eI$t5 template < typename Left, typename Right >
oP2fX_v1x class assignment
.iQT5c {
/% I7Vc Left l;
%',F Right r;
cDoo* public :
`g_"GE assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
c=[O
`/f template < typename T2 >
&I({T`= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
8`]=C~G } ;
-@F fU2 ~=wCwA|1 同时,holder的operator=也需要改动:
M^7MU}5w HJC(\\~ template < typename T >
z*a8sr assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
5PIZh< {
DS2)@ return assignment < holder, T > ( * this , t);
a|BcnYN }
{i*2R^5 Qe'g3z> 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
ycJg%]F*5 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
S|zW^|YU gUR]{dq^' return l(rhs) = r;
JTqq0OD} 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
n q19Q) 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
,zQOZ'^ ZL<
MC~ template < typename Tp >
fRvAKz|rL class constant_t
>|o_wO {
=l9T7az const Tp t;
W><dYy=z5 public :
Pz_NDI constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
}Z`(aDH template < typename T >
@cq`:_.[ const Tp & operator ()( const T & r) const
UzKFf&-:;K {
Ao7 `G': return t;
vU*x2fVb} }
gr-x|wK } ;
w#
*1 /N ;50_0Mv;(: 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
+jqj6O@Tjr 下面就可以修改holder的operator=了
;$BdP7i: l+y}4k=/ template < typename T >
(X6sSO assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
?G08[aNR {
M]HgIL@9# return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
R[1BfZ 6s }
~SjZk| 7W9~1
.SC 同时也要修改assignment的operator()
BwJuYH7QJ$ :&J8.G^ template < typename T2 >
]]cYLaq( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
g6sjc,` 现在代码看起来就很一致了。
^+R:MBK fj4^VXD 六. 问题2:链式操作
hxC!+ArVe 现在让我们来看看如何处理链式操作。
b>~RSO* 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。
(_9|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。
YCw('i(| 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。
{*/dD` 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
.h;Se ,vG<*|pn template < typename T >
hN(L@0) struct result_1
T+RZ {
?z"KnR+?Q typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
V+w u } ;
C$#W{2x%6 vv
7+>% 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:
|,}E0G. y67uH4&Vm template < typename T >
$Kq<W{H3ut struct ref
W>L@j( {
9B)lGLL}q typedef T & reference;
acOJ]] } ;
* Zd_
HJi template < typename T >
=s'7$D}0. struct ref < T &>
HR3_@^<7 {
[F|+(} typedef T & reference;
/#yA%0=w } ;
Yjup 3$"/>g/ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
`Lz1{#F2G W@B7yP7Rz template < typename T >
abZdGnc typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
rR!U; {
<pOl[5v] return l(t) = r(t);
X&\o{w9% }
PV,"-Nv, 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
93I'cWN 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
{Bvm'lq` e d;"bb 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
:l~E E! _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
y`b\;kd _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
/{DaPqRa +5 调用divide的对象返回一个add对象。
,U%=rfB~ 最后的布局是:
0 [i+ Add
j@C0af / \
l^,qO3ES Divide 5
[EGx / \
wsfysat$ _1 3
gPUo25@pn* 似乎一切都解决了?不。
NV#')+Ba 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。
4p x_ZD#J 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。
qG^_c;l6a 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:
cqk]NL`' Y*\6o7 template < typename Right >
}Z-I2
=] assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
]-KV0H Right & rt) const
!
o^Ic`FhS {
</yo9. return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
M@~o6 ^ }
P/`m3aSzX. 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
i7f%^7! 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。
>i`8R 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。
l% |cB93 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。
hBoP=X.~ 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。
kdBV1E+:C 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?
q\U4n[Zk 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:
n7+aM@G bpnv &EG template < class Action >
xDLMPo& class picker : public Action
7&px+155 {
?k::tNv0 public :
5&G
5eA picker( const Action & act) : Action(act) {}
lJ'trYaq7 // all the operator overloaded
2)? } ;
\2Xx%SX Me<du&
T 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。
W[GQ[h 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:
7 7^
"xsa wH#-mu#Yl< template < typename Right >
yIa[yJq picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
K@*rVor{ {
]DU61Z"v?b return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
8Y xhd
. }
%awVVt{aG <g*.p@o Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
bz$Qk;m=H 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
y 3IA ' \.kTe<.:_ template < typename T > struct picker_maker
D-~G|8g {
e"PMvQ typedef picker < constant_t < T > > result;
,b:n1 } ;
u2\+?`Ox template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
n'ehB%" {
\U Ax(; typedef picker < T > result;
;C+cE# } ;
X:R%1+&* 'HJ/2-= 下面总的结构就有了:
z^gi[
mi functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
6EZ1YG} picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
)>?! xx_` picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
1Jl{1;c 至此链式操作完美实现。
`(!W s\: WBy[m ?d x3gwG)Sf 七. 问题3
'N*!>mZ<
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
y{YXf!AS
g;(_Y1YQ template < typename T1, typename T2 >
"$]ls9-%n ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vJ~4D*(]l {
B'<!k7Ewy return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
_k6x=V;9g }
k{?!O\yY ^=Q8]W_* 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:
4}+xeGA$ -QN1oK@\mE template < typename T1, typename T2 >
/SbSID_a struct result_2
_yiRh: {
ESn6D@" typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
U?JiVxE^ } ;
MRjH40"2 \C!%IR 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?
A<mj8qz 这个差事就留给了holder自己。
KbXbT bK!,Pc< u)tHOV>& template < int Order >
:a#F class holder;
y>>vGU; template <>
SAd97A: class holder < 1 >
Tld1P69( {
g@<sU0B public :
(m<R0 template < typename T >
+8Of-ZUx struct result_1
#.<*; rB {
"|(rVj= typedef T & result;
XC*uz } ;
?(fQ<i n template < typename T1, typename T2 >
=Dh$yC-Zr struct result_2
p.@0=) {
;[FW! typedef T1 & result;
jN31\)/i } ;
=$^Wkau template < typename T >
0\?_lT2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
;[;)P tFz\ {
}V\P,ck return (T & )r;
Ix*BI9E }
\Pw8wayr% template < typename T1, typename T2 >
^;0~6uBEJr typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Gojl0? {
(:_%kmu return (T1 & )r1;
B@ZqJw9J[ }
[>b
'}4 } ;
}s`jl``PM fQ=&@ >e template <>
."~7 \E> t class holder < 2 >
0t5Q9#RY {
9X
5*{f Y public :
ArNur~ template < typename T >
6'RZ struct result_1
@?<N +qdH> {
aDm-X r typedef T & result;
*4(/t$)pEl } ;
D}zOuB,S template < typename T1, typename T2 >
}ZEfT] struct result_2
k)H[XpM {
{toyQ)C7 typedef T2 & result;
- XE79 fQ } ;
844tXMtPB\ template < typename T >
.yctE:n typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
S[W9G)KWp {
(P
E#
Y( return (T & )r;
m&Y;/kr }
v YRt2({}Z template < typename T1, typename T2 >
Fpj6Atk typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
#,f}lV,& {
p?dGZ2` [I return (T2 & )r2;
tz\+'6NpOb }
8w{#R{w } ;
s,UN'~e1 cCo07R AmT|%j&3 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> >。
&=s| 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
{Y3_I\H8{ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
\3n{w
()@.;R.Z return l(i, j) = r(i, j);
U /1[~429 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
nLFx/5sL ?)Czl4J return ( int & )i;
[a>JG8[,t return ( int & )j;
2fj0 I 最后执行i = j;
f>\bUmk( 可见,参数被正确的选择了。
^*cMry 3PvZ_!G Ckl7rpY+ #lBpln9 C>w9
{h 八. 中期总结
APHtJoS 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:
_e:5XQ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
e6{[o@aM{ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Wvut)T 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
zJG x5JC .gM>FUH3L L#7)X5a__ }Ke}rM< VQNYQqu`[ hSx+{4PZ 九. 简化
68'-1} 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。
b2}QoJ@` 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
yv!''F:9F 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:
x;ICV%g/ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
d}wa[WRv
+-*/&|^等
yNLa3mW 2. 返回引用。
zgq_0w~X =,各种复合赋值等
-_{C+Y_ 3. 返回固定类型。
}GoOE=rhY 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
5|6z1{g8 4. 原样返回。
pE(<XD3Q operator,
NDIc?kj~ 5. 返回解引用的类型。
uhw5O9 operator*(单目)
80 s~ae; 6. 返回地址。
w}U5dM` operator&(单目)
Cb@S </b 7. 下表访问返回类型。
<D;H}ef operator[]
nIT ^' 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
YA;8uMqh; operator<<和operator>>
3h D2C'KD 5QL9w3L 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。
"#\bQf} 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
W3o}.|] WfTdD.Xx template < typename Left >
SRG!G]?- struct value_return
{o5K?Pb {
y1\^v_.^ template < typename T >
*nsnX/e(- struct result_1
<SC|A| {
:E >n)_^ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
]:E! i^C`Z } ;
'#4mDz~ Z'>eT) template < typename T1, typename T2 >
L>5!3b=b struct result_2
od5w9E. {
P7>C4rmQ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
e\
l,gQP } ;
Z'EO } ;
qs
c-e,rl i3kI2\bd/ Sj{rvW 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
mk`cyN>m l>5]Wd{/ 下面我们来剥离functor中的operator()
bJ,=yB+0 首先operator里面的代码全是下面的形式:
xZ @O"*{ $jeDVH return l(t) op r(t)
3Ibt'$dK return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Ay"2W%([` return op l(t)
$Z7|t return op l(t1, t2)
3~3(G[w return l(t) op
w`#0
Y9O return l(t1, t2) op
q=0{E0@9({ return l(t)[r(t)]
DHumBnQ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
|b'<XQ&l5 @#--dOWYR 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
2wuW5H8w{ 单目: return f(l(t), r(t));
`1d`9AS2g return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
!qGx(D{\ 双目: return f(l(t));
a9EI7pnq return f(l(t1, t2));
U` nS` p 下面就是f的实现,以operator/为例
RAuAIiQ 5wFS.!xD struct meta_divide
yE|}
r {
gl7vM template < typename T1, typename T2 >
@~U6=(+ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
K"6+X|yxE {
dZiWVa return t1 / t2;
y[@j0xlO }
`~+a=Q } ;
nIqY}?? pQMpkAX 这个工作可以让宏来做:
~CdseSo9 ND9>`I5 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
A&lgiR*ObT template < typename T1, typename T2 > \
' /<b[ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
sd@gEp)L 以后可以直接用
4C9"Q,o%& DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
![hhPYmV 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
}}bi#G:R+ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
H6CGc0NS+ ;s
B:s9M i~s9Ot 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
5<BV\' DHNii_w4v template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Sfa
m=.l class unary_op : public Rettype
[W\atmd" {
bOIM0<(h Left l;
+ET public :
DoB3_=yJ+ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
B';>Hk 78inh% template < typename T >
j72]_G typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
CJtjn {
FITaL@{c return FuncType::execute(l(t));
/ z?7ic0
}
=2)$|KC 4N=Ie}_` template < typename T1, typename T2 >
rxI&;F# typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
TvG:T{jwy {
+C;#Qf return FuncType::execute(l(t1, t2));
{1U*:@j }
C2|2XL'l(C } ;
YeVc,B' 8]MzOGB8 R*{?4NKG 同样还可以申明一个binary_op
JG4*B|3 ~dr1Qi#j? template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$D\l%y/C class binary_op : public Rettype
Vd>.fb\U2 {
=&/a\z! Left l;
0HuRFl Right r;
Ns= b&Uyc public :
6$<o^Ha*R binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
FY}*Z=D% D2cIVx3:( template < typename T >
f>/ 1KV typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B(Q.a&w45t {
Hz3X*G\5b return FuncType::execute(l(t), r(t));
T`{MQ:s }
9<c4y4#y ?q }wl\"8 template < typename T1, typename T2 >
F S+^r\) typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>$52B9ie {
nGgc~E$j return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Kf^F#dA }
Vzm+Ew
_ } ;
5GL+j%7 xxcDd_z =>%%]0 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
q=i<vcw
比如要支持操作符operator+,则需要写一行
hdqls0 r DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
7[0k5- 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。
AlaN; 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
<OfzE5 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。。。
z9O/MHT[w 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
j|dzd<kE6 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)
eaP$/U
D? 下面是修改过的unary_op
=e{KtX. u3brb'Y+ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
;-^9j)31+F class unary_op
^O*hs%eO% {
bXL a~r4\ Left l;
\ySc uT &YKzK)@ public :
iPpJ`i#@+ H,` XCG unary_op( const Left & l) : l(l) {}
OVf|4J/Yx 6dp_R2zH~o template < typename T >
"*\3.`Kd struct result_1
XPTB,1g+f {
bl-s0Ax- typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
o?+e_n= } ;
'qS!n .tsB$,/ template < typename T1, typename T2 >
(1]@ fCd + struct result_2
gg_(%.> {
$Ws2g*i typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
4jro4B` } ;
:''0z )!72^rl template < typename T1, typename T2 >
0N_Da N typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Zotv] P2k {
XX6)( return OpClass::execute(lt(t1, t2));
{v
0(0 }
0M -AIQ5 t[,\TM^h}0 template < typename T >
6mLE-(
Z7 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-v@^6bQVp {
\vQ ( return OpClass::execute(lt(t));
G[,VPC= }
S3cQC`^ p?nVPTh } ;
kk#d-!
$[ MWf%Lh;R j<?4N*S 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
3I(H.u 好啦,现在才真正完美了。
5]+eLKXB 现在在picker里面就可以这么添加了:
R8*4E0\br I9m template < typename Right >
BJ/%{ C`g picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
h,G$e|[? {
"&F/'';0}E return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
rD?o97 }
B4=gMVp1 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。
"p\KePc;@ tvILLR v<4zcMv '#?hm-Ga ERplDSfO- 十. bind
F{Hy@7 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。
(aLnbJeJ 先来分析一下一段例子
_qfdk@@g QH:i)v* $MHc4FE[ int foo( int x, int y) { return x - y;}
S1JB]\ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
5Jp>2d bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
'WoX-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。
wqsnyP/m 我们来写个简单的。
X.Kxio
$o 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
r38CPdE;} 对于函数对象类的版本:
N]~q@x;<)3 0vEa]ljS template < typename Func >
=n!8>8d struct functor_trait
WqAP'x 1 {
iC">F.9# typedef typename Func::result_type result_type;
5k @k } ;
#PGExN3e 对于无参数函数的版本:
IiL?@pIq LT!4pD:a template < typename Ret >
q4E{? struct functor_trait < Ret ( * )() >
F-t-d1w6 {
:iJ= 9 typedef Ret result_type;
&fWZ%C7|jC } ;
SVJ3!1B, 对于单参数函数的版本:
^?,/_ 3 ;X>KP,/r$ template < typename Ret, typename V1 >
cuHs`{u@P struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
#"jWPe,d {
rYT3oqpfT typedef Ret result_type;
-$*YN{D+ } ;
l#%w,gX 对于双参数函数的版本:
CUoMB r [Gu]p& template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
7be?=c)+" struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
?tBEB5 {
|h;MA,qva typedef Ret result_type;
p?%G|Q
} ;
rv^j&X+EH 等等。。。
xH0Bk<`V: 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
@$aCUJ/mE A%Ao yy4E template < typename Func >
jtA
Yp3M-$ struct func_return
1}N5WBp {
?x:\RNB/ template < typename T >
xv
/w % struct result_1
,}bC {
/dCZoz~~T typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
|_-FQ~Hf F } ;
OUD<+i, oo2VT template < typename T1, typename T2 >
'&\km~& struct result_2
:R_(+EK1 {
\2T@]!n typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
J,k{Bm } ;
U,/>p=s } ;
X)Kd'6zg 0L|A .
a~J.0co 最后一个单参数binder就很容易写出来了
H4)){\ (fq>P1- template < typename Func, typename aPicker >
.@R{T3=Q class binder_1
]zu"x9-` {
Lt_7pb% Func fn;
b d9]' aPicker pk;
WJ=^r@Sf public :
D\>CEBt r..\(r template < typename T >
JVU:`BH struct result_1
m39 `f,M {
+DksWbD typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
3:!+B=woR } ;
qbmy~\ZY Q[S""P.Z| template < typename T1, typename T2 >
nKch_Jb struct result_2
UT+B*?,h {
{3'z}q typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*l^h;RSx } ;
Lylw('zZ uEH&]M>d_ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
JZ'`.yK: 90&ld :97 template < typename T >
<Jv %}r typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+U%
=
w8b {
9PIm/10pP^ return fn(pk(t));
u-=%gx"Di }
'*|Wi}0R template < typename T1, typename T2 >
noV]+1#"V typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1 f).J {
1
@tVfn} return fn(pk(t1, t2));
Z[s{ }
s9?klJg } ;
dr'# }>>lgW>n,; e}D#vPaSY 一目了然不是么?
aHvTbpJ 最后实现bind
cK"b0K/M?B ;J Fy
8Rj _0<qS{RW template < typename Func, typename aPicker >
)=8MO-{ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
y".uu+hL` {
ayTEQS return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
UB|f{7~& }
8(&Jy RT <H::{ 2个以上参数的bind可以同理实现。
tT>~;l%' 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。
3V>2N)3`A nJ<h}*[ 十一. phoenix
L&H4fy!> Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
R-+k>_96| x|&A^hQ for_each(v.begin(), v.end(),
Ew~piuj (
O'a
Srjl do_
b`)^Ao: [
5B)Z@-x2 cout << _1 << " , "
<05\ ]
8wKF.+_A .while_( -- _1),
apPn>\O cout << var( " \n " )
}D-h=,]; )
a*@ 6G );
l$=Y(Xk }@>=,A4Y 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
;& ny< gQ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
#0V$KC*> operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
o*& D; 那么我们就照着这个思路来实现吧:
AX!YB'm- l(
/yaZ` ="hh=x.5J template < typename Cond, typename Actor >
q'{LTg0kk class do_while
p}_n
:a {
/X>Fn9mM Cond cd;
('BFy>@ Actor act;
L8sHG$[ public :
(lBgWz template < typename T >
.cJWYMC struct result_1
-F\xZ {
Yz4)Q1 typedef int result_type;
IMjz#|c } ;
A82Bn|J OW!cydA- do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
p w(eWP {YnR]|0& template < typename T >
,w&8 &wj typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s}yJkQb {
z9OhY]PPF do
8G@I e {
ODa+s>a`^ act(t);
wi]ya\(*yl }
5=]q+&y\H while (cd(t));
VQA}! p return 0 ;
1|/P[!u }
U,Py+c6 } ;
I!'PvIyO G=?2{c}U n-iy;L^b 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Ws2SD6!4` 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。
c|?0iN 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。
^Qrezl& 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。
#lDf8G|ST~ 下面就是产生这个functor的类:
wX dtY RW19I,d H{}0-0o template < typename Actor >
F-K=Otj class do_while_actor
my+y<C-o` {
oS3}xT "
U Actor act;
m?LnO5Vs public :
i"|="O0v5 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
*6uZ"4rb. 4-lG{I_S: template < typename Cond >
R1.No_`PHq picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Lbb{ z } ;
llG^ +*Y8t 1e=<df w#V{'{DKp 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
qm30,$\c`~ 最后,是那个do_
pPr/r& r <?|v-(E jY^wqQls class do_while_invoker
#=6A[<qX {
BGAqg=nDV public :
hCXSC*; template < typename Actor >
&E98&[`7 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
E+XpgR5 {
M#v#3:&5 return do_while_actor < Actor > (act);
B_;W! }
j#KL"B_A } do_;
Z.9?u; ;qM
I3 wF 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
N^,@s"g 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
3@u<Sa 最后来说说怎么处理break和continue
&S\q*H=}i 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。
'k|?M 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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