一. 什么是Lambda
lz(}N7SLa 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Z(BZGO< 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,
gqDSHFm: K*N8Vpz( '19kP. oI x!?,1 class filler
d>Ky(wS {
F<(?N!C?@ public :
v(^;% void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
=/bC0bb{i } ;
8xYeaK Gy!bPVe TchByN6oN< 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:
6eW9+5oL
Qo+Y 2 5Ia =]P|!$!}0 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
9KMtPBZ 6bUcrw/#
p _Q}vPSJviC 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
3j w4#GW >7 qZ\# (w?W=guHu ]9~6lx3/ 二. 战前分析
#XeabcOQ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
PB!*&T'! 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
wZ/b;%I! :{~TG]4M [wcp2g3Px for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
qoOq47F /* --------------------------------------------- */
)<_:%oB vector < int *> vp( 10 );
IvM>z03 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
W"1=K]B /* --------------------------------------------- */
XvkFP'%i/ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
ykNPKzW: /* --------------------------------------------- */
;b^"b{ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
6<9gVh<=w /* --------------------------------------------- */
JmbWEX| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
+EM^ /* --------------------------------------------- */
lVS.XQ2< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
|%fM*F^7/ `yrJ }f M(<.f}yZQ Il$Jj-) 看了之后,我们可以思考一些问题:
ihopQb+k^m 1._1, _2是什么?
YbuS[l8 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。
W.TdhJW9 2._1 = 1是在做什么?
$J]o\~Z J 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。
6G<gA>V 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。
}N
W01nee 1D)=q^\I $mF9os- 三. 动工
B-[qS;PY% 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
@xN)mi B^"1V{M _rvO#h h|[oQ8) template < typename T >
X>ck.}F class assignment
I=K|1 {
#~6au6LMC T value;
VU\{<j{ public :
G*rlU assignment( const T & v) : value(v) {}
HMVyXulU template < typename T2 >
br4 %(w(d T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
yIma7H@=L } ;
OsNJ;B ^THyohK Y%@a~| 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Ep1p>s^ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
i
E)Fo.H aui3Mq#f yPVK>em5 3Jw}MFFV class holder
Bngvm9k3 {
]?(_}""1 public :
UGK,+FN template < typename T >
&E`=pe/e assignment < T > operator = ( const T & t) const
GbJVw\5Z* {
v_NL2eQ~ return assignment < T > (t);
) (l=_[1Z5 }
6:qh%ZR } ;
)P
#MUC 0M 5m8 : 5<u!-}
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
E*{_=pX M 3c static holder _1;
+/DT#}JE Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
\wxLt}T-Q |oV_7%mlu for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
_p\O!y 而不用手动写一个函数对象。
pX]"^f1?O Vl%jpjqP }WEF*4B! AIw< 5lW 四. 问题分析
qfsu# R 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
^ 9 FRI9? 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
fm&pxQjg 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
)m.U"giG++ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
*{s
3.=P. 下面我们可以对这几个问题进行分析。
T9&bY>f? Jj,fdP#\ 五. 问题1:一致性
jxTYW)E 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
4d\V=_);r 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
DB3qf>@? (nAL;:$x2 struct holder
v?0F {
H{hzw&dZ<P //
iF
Zq oz template < typename T >
|=AaGJx T & operator ()( const T & r) const
GA;h7 {
5GbC}y> return (T & )r;
oI-,6G} }
V.Tn1i-v } ;
\P7<q,OGS &%m%b5 这样的话assignment也必须相应改动:
[Qcht,\^v Q89fXi0Ivb template < typename Left, typename Right >
ih-J{1 class assignment
</2 aQn {
~*x 2IPiH Left l;
}=Ul8
< Right r;
.3&(Y public :
|}b~YHTs assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
;8a9S0eS template < typename T2 >
A9;,y'm^8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
tAsap}( } ;
ERia5HnoD, :W;eW%Y 同时,holder的operator=也需要改动:
W4UK?#S+ .><-XJ template < typename T >
uVTacN%X assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Tl2(%qB {
w!'y,yb% return assignment < holder, T > ( * this , t);
FzNj':D }
b~r:<:; KWojMPs 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。
HLOrDlj7 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
] E:NmBN< u`D _ return l(rhs) = r;
7Mk>`4D'c 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。
S`$%C=a. 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
KA{&NFx ',K:.$My template < typename Tp >
JOJuGB-d class constant_t
,J,Rup">h {
XwFTAaZ const Tp t;
eL~3CAV{ public :
&>]U c%JK constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
JJmW%%]i template < typename T >
9!FU,4 X const Tp & operator ()( const T & r) const
V:>r6 {
tGU~G& return t;
H6{Bx2J1* }
]tf`[bINP } ;
:)i,K>y3i D'vaK89\ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
;S
\s&. u 下面就可以修改holder的operator=了
6 &0r/r zyhM*eM.7 template < typename T >
]E$NJq| assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
3E^qh03( {
Rk7F;2 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
$}{[_2 }
/#
]eVD
g'b|[ q 同时也要修改assignment的operator()
}Nd1'BVf R?{xs template < typename T2 >
9TQVgkW T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
dW%t ph 现在代码看起来就很一致了。
]WY V #>("(euXMF 六. 问题2:链式操作
pZ}B/j 现在让我们来看看如何处理链式操作。
T[)!7@4r 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
/ Ws>;0 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
u*):
D~A 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
C\;l)h_{ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
/AADFa +Wg/O
- template < typename T >
?tL' X struct result_1
f)j*P<V {
||>4XDV# typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
uxB)dS } ;
z?.9)T9_ Vj 9X6u}{ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
A5J41yH @;` 's template < typename T >
SMD*9&, struct ref
cI'n[G {
vhbHt_!u& typedef T & reference;
\OtreYi } ;
n|)((W template < typename T >
Gmi?xGn struct ref < T &>
w(&EZDe {
y;Cs#eo typedef T & reference;
V%s7*`U } ;
#WSqh + OQ hQ!6 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
;W|NG3_y ^J#*sn template < typename T >
eZAMV/]jH typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
)gdLb} {
(O4oIU return l(t) = r(t);
&{.IUg }
sFz0:SqhE 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
uAeo&|& 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
:vb5J33U ,M.}Q ak^ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
9GH5 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
(cOe*>L; _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
wpM2{NTP +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Kh\ 7%>K# 最后的布局是:
]"Uzn Add
cl4z%qv* / \
xyL)'C Divide 5
KJ'ID / \
bh1$
A _1 3
;7z6B|8 似乎一切都解决了?不。
P-Y_$Nv0g 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
/S"jO[n9b 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
"u7[[.P) OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
'c7nh{F S4_/%~? template < typename Right >
=WT$\KYGv
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
" _2k3 Right & rt) const
hU""YP~y {
s)]j X return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Dhn7N8(LF! }
_M`ZF*o=c 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
d#0:U
Y% ~ 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。
(L*GU 7m; 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。
6i[Ts0H%<! 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。
mp8GHV 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。
nU>P%|loXx 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?
,XO@ZBOM 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:
gQ{ #C' JLE&nbKS template < class Action >
Rsfb?${0G class picker : public Action
r&
a[? {
|&= -Nm public :
#-;W|ib%z picker( const Action & act) : Action(act) {}
T ?[28| // all the operator overloaded
8D )nM| } ;
G{} 2"/ 4]U=Y>\Sr Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
l)[|wPf 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
(kLaXayn ^y/Es2A#t template < typename Right >
LIcc0w3 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
*<xu3){:c {
jU&m*0nL return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
X,v.1#[ }
jhm3:;Z )*BZo>" Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
[ey#
,&T 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
t<Acq07 _X4Y1zh template < typename T > struct picker_maker
'v]0;~\mp> {
{6ZSf[Y6B typedef picker < constant_t < T > > result;
1VgGF^cYR } ;
d{7ZO#E template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
xQFY/Z {
h =A typedef picker < T > result;
i&:SWH= } ;
n|{K_! f F\DiT|?} 下面总的结构就有了:
0/su` functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
MR1I"gqE}I picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
2#.s{ Bv picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
`"=>lu2H 至此链式操作完美实现。
\V$qAfP) f`hZb &4-;;h\H 七. 问题3
f5V-; 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。
Ar!0GwE+ ,4Q4{Tx template < typename T1, typename T2 >
?62Im^1/ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
gQPw+0w {
v.(dOIrX return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
!_W/p`Tc }
qzZ/%{Ak f'=u`*(b7 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-`&C s0iG|vw template < typename T1, typename T2 >
Cy[G7A% struct result_2
9f!
M1 {
|SOLC typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
_qa]T'8 } ;
8ao-]QoMZ @s1T|}AJ 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?
OIPY,cj~ 这个差事就留给了holder自己。
1Vu#:6% a?-&O$UHf\ `6~0W5 template < int Order >
!h.hJt class holder;
9ngxkOGx template <>
FaeKDbLJr class holder < 1 >
uN)c!='I {
GeP={lj public :
"9_$7.q<y template < typename T >
*6?mZ*GYY struct result_1
"J"=<_? {
#Nh'1@@ typedef T & result;
b$b;^nly } ;
LFax$CZc template < typename T1, typename T2 >
2fTuIS<yr struct result_2
NA0nF8ek {
3Q$4`p; typedef T1 & result;
h[>pC"s?K } ;
!'N@ZZ template < typename T >
,'0#q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
B$g\;$G {
~P'.R.e return (T & )r;
"OenYiz }
wY<s template < typename T1, typename T2 >
rn|]-^ku/ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
UfX~GC;B {
G?}?>O return (T1 & )r1;
dy_Uh)$$|g }
<YW)8J } ;
I(*3n" Onq^|r's& template <>
RH FRN&RU$ class holder < 2 >
~3.*b%, {
r0}x:{$M public :
_3aE]\O[ template < typename T >
t)&U'^ struct result_1
2jyWkAP' {
RxqNgun@ typedef T & result;
DP@1to@ } ;
u1 Q;M`+> template < typename T1, typename T2 >
-*k2:i` struct result_2
84WDR? {
e;`(* typedef T2 & result;
*,z/q6 } ;
Nud =K'P= template < typename T >
Ss%Cf6qdWL typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
+ Tp% * {
VFf;|PHS return (T & )r;
ee?
d?:L }
l6bY!I> template < typename T1, typename T2 >
+#eol~j9N typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
C>Hdp_Lm {
^y@
W\ return (T2 & )r2;
i F+:j8
b }
$0 .6No_| } ;
7"'RE95 TnN
ythwZ 7K.75%} 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
~2k.x*$ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
>1`4]%
首先 assignment::operator(int, int)被调用:
]jD\4\M} #ELeW3
S} return l(i, j) = r(i, j);
r2SZC`Z}-M 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
NWn*_@7; R:f!ywj% return ( int & )i;
d'96$e o~ return ( int & )j;
#HgNwM 最后执行i = j;
uZL]mwkj] 可见,参数被正确的选择了。
W!<7OA g $ }W'j Dz7O )IcSdS0@M ?7Cm+J Q!q6R^5!K 八. 中期总结
Q$ew.h 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
c~tl0XU1 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
T{
@@V 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
t[TM\j0jW 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
3g4=as4w ]6M<c[H> 26/<\{q~ \=WPJm`p `:=1*7)? Az@@+?,%Y 九. 简化
he~8V.$ 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。
_6fy'%J=U 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
D\5+2 G 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:
fof}I:vO 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
E "=4( +-*/&|^等
KyrZ&E.` 2. 返回引用。
_p8u
&TZ =,各种复合赋值等
b4L7]& 3. 返回固定类型。
)ItABl[{ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
L'Cd`.yVO 4. 原样返回。
DU6j0lz operator,
JE}VRMNr 5. 返回解引用的类型。
/%;J1{O operator*(单目)
=!L}/Dl 6. 返回地址。
BR|0uJ.M operator&(单目)
)!0}<_2 7. 下表访问返回类型。
L E\rc A operator[]
%JDQ[%3qY 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
eW 4[2Q operator<<和operator>>
>bWpj8Kv ?jz\[0)s 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。
|aenQA# 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
_yAY5TIv c<Cf|W template < typename Left >
zlP{1z;nV struct value_return
T(u;<}e@[ {
E+i(p+=4 template < typename T >
K/B$1+O
struct result_1
itNuY<" {
Ra5 3M!>] typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
/>E
ILPPb } ;
vWmp?m Psf'^42(v template < typename T1, typename T2 >
h._eP.W ` struct result_2
}O+xs3Uv {
A5F(- typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
GXm#\) } ;
7~J>Ga } ;
z&0[F`U 9b >+ehj B <ot`0 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
t0fgG/f' %r.OV_04 下面我们来剥离functor中的operator()
?ch?q~e) 首先operator里面的代码全是下面的形式:
BegO\0%+ ZRYlm$C return l(t) op r(t)
9Vq return l(t1, t2) op r(t1, t2)
SrNc return op l(t)
w=?nD6Xhz return op l(t1, t2)
!pU^?Hy= return l(t) op
h1(i/{}: return l(t1, t2) op
I}u\ov_Su return l(t)[r(t)]
| eCVq(R return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
j~Fd8]@ 0kCo0{+n 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
B &B4 P 单目: return f(l(t), r(t));
5Q%)|(U' return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
}l+_KA 双目: return f(l(t));
|APOTQV return f(l(t1, t2));
DM v;\E~D 下面就是f的实现,以operator/为例
,7cw%mQA |qguLab( struct meta_divide
h
#gI1(uL {
q&[G^9 template < typename T1, typename T2 >
HfH+U& static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
}R}M>^(R4 {
=e
1Q>~ return t1 / t2;
{q$U\y%Rq }
!Z>,dN } ;
Ff>X='{ d~_5Jx 这个工作可以让宏来做:
.<%q9Jy# R`$jF\"`r #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
@I1*b>X~< template < typename T1, typename T2 > \
+%[,
m& static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
GGwwdB\x' 以后可以直接用
}8l+Jd3" DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
!7~4`D
c6U 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
f%_$RdU (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。。。)
ik?IC$*n3i 27[e0 j @G#`uoD 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
D`Vb3aNB=L 'bZw-t!M@ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
"Ltp]nCR class unary_op : public Rettype
cEp/qzAiD% {
}Gb^%1%M Left l;
<oP`\m public :
WSeiW unary_op( const Left & l) : l(l) {}
B
(h`~pb ?5Z-w template < typename T >
NI:OL
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MwD+'5
{
K; hP0J return FuncType::execute(l(t));
*3RD\.jPX }
*S<I!7Q >d
.|I& template < typename T1, typename T2 >
2.j0pg . typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>>R)?24,< {
z-0
N/?x1 return FuncType::execute(l(t1, t2));
T|oDJ]\J }
*x#5S.i1 } ;
\(f82kv P:'y}a- T3)m{gv0` 同样还可以申明一个binary_op
h9c7P@29 YE"MtL { template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$1 Z3yb^
class binary_op : public Rettype
k
;vOPcw {
S=w ~bz,/ Left l;
75Bn p9 Right r;
|SJ%Myy public :
iu+H+_ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
hoPh#? G 0j#$Swa template < typename T >
sh<JB`^$(? typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
CS"k0V44} {
TSL/zTLDJ return FuncType::execute(l(t), r(t));
OnW,R3eg }
T5-'|+ <&M5#:u template < typename T1, typename T2 >
h2]GV- typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Tkf4`Gxd {
ON_GD" return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
y3V47J2o }
EX3;|z@5; } ;
| qf8y BS3BJwf;
f qp1rP# 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
zpxyX| 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
`p^xdj} DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
M^A;tPw 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
n-lDE}K9%B 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
E"H> [E 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
W.b?~ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
j7&0ckN&G 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
z?_5fte` 下面是修改过的unary_op
Zf`ddT Vuo 8[h> template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
1Yv#4t class unary_op
2!bE| {
laFF/g;sRC Left l;
F
a'2i< 3WdANR public :
.l&<-l;UQ G9\@&= unary_op( const Left & l) : l(l) {}
n1)m(,{ OK9D4
7X template < typename T >
V$ss[fX struct result_1
$y*["~TJ {
K_~SJbl typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
80ms7 B } ;
Ax+q/nvnb 'xp&)gL template < typename T1, typename T2 >
76*5/J- struct result_2
(PCv4:`g {
[P_1a`b typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
sh"\ kk9 } ;
mI~k@ !3 PUViTb template < typename T1, typename T2 >
G(~"Zt}? typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0SziTM {
LA^H213N| return OpClass::execute(lt(t1, t2));
3l@={Ts }
BqKh&m P}QuGy[ template < typename T >
VFMg$qv|_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
DNaU
mz {
v2Bks2 return OpClass::execute(lt(t));
)#dP: }
}A"%YDrNbG Q04iuhDO: } ;
n300kpv Q
pY: L =e,2/Ep{i 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
*lIK?" mo 好啦,现在才真正完美了。
`?VB) 现在在picker里面就可以这么添加了:
%G$Kahx V> |f~p3KCfV template < typename Right >
,wlh0;, picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
&6E^<v?] {
M+ gYKPP return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
bd2"k;H<o }
;o#R(m@Lx 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
ds4)Nk4%O }IGr%C(3% 56m|gZcC 94F9f^ L !58-3F%P 十. bind
m(8t |~S 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
A|YqBl 先来分析一下一段例子
y@G5I>v ge[+/$(1 swnov[0 int foo( int x, int y) { return x - y;}
-~
`5kO~ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
xU^Flw,4 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
('xu2 ;< 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。
g/4.^c 我们来写个简单的。
b#.hw2?a` 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
81/Bn! 对于函数对象类的版本:
$_l@k= !+T+BFw. template < typename Func >
5_nkN`x struct functor_trait
>"S'R9t {
5HioxHL typedef typename Func::result_type result_type;
Fp06a!7< } ;
ab'
f: 对于无参数函数的版本:
VWmZ|9Ri ]5' template < typename Ret >
rBkf @ struct functor_trait < Ret ( * )() >
<Dt,FWWkv' {
rsvZi1N4w$ typedef Ret result_type;
(9$/r/-a } ;
a)[XJLCQ 对于单参数函数的版本:
w-|i8%X kkFE9:[-c& template < typename Ret, typename V1 >
DCmNxN struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
xZL`<3? {
U^~K-!0 typedef Ret result_type;
3`k1 } ;
<<w $Ur 对于双参数函数的版本:
v)+wr[Qs ~c :e0} template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
p H?VM&x struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
MlsF?"H p {
mhp5} typedef Ret result_type;
#*
S0d1 } ;
QM9~O#rL 等等。。。
VE6T&fz` 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
-(qoz8H5 {`KgyCW: template < typename Func >
Y+V*$73` struct func_return
q[1H=+ {
@C7S^|eo template < typename T >
x-U:T.+{ struct result_1
@| %t<{y^I {
\%EZg typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
)Bl% {C } ;
4G@vO{$ bUAjt>+ template < typename T1, typename T2 >
IL}pVa00{n struct result_2
c$?qN&X_K {
q uv`~qn typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-deY,% } ;
)wpBxJ;dB} } ;
BYVp~!u aAwnkQ$
>('L2]4\v 最后一个单参数binder就很容易写出来了
h^~eTi;c]Q %6L!JN template < typename Func, typename aPicker >
.pi#Z/v class binder_1
rd0BvQ9TK {
7u!R 'D Func fn;
OWB^24Z&3 aPicker pk;
6H VS0 public :
0FjSa\ZH Trbgg template < typename T >
jLD=EJ struct result_1
#TZYe4#f {
/%Rz`} typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
0OEyJ|g } ;
C
n\'sb{ TxN#3m?G template < typename T1, typename T2 >
Nh]eZ3O struct result_2
cm-cwPAh {
/_x?PiL typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
k2<VUeW5 } ;
0D|^S<z6 vj[
.`fY binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
vsqfvx `B
:Ydf template < typename T >
T9RR.
ng typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
m,Q<4' {
zg)Z2?K|;u return fn(pk(t));
,Ztj }
lY.FmF}k template < typename T1, typename T2 >
@]Iku 6d- typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Rw^4S@~T {
}j+ZF'# return fn(pk(t1, t2));
="d}:Jl }
3PpycJ} } ;
8g(%6 ET 35B0L.R BNQ~O^R0 一目了然不是么?
BtVuI5*h 最后实现bind
::9U5E;! dL |D h.sH:]Z template < typename Func, typename aPicker >
DFVaZN?~
picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
,Tvk&<!0 {
&P&M6v+ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
}/SbmW8(1 }
BV9B}IV &h`s:Y 2个以上参数的bind可以同理实现。
A%k@75V@ 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。
$*H_0w Qc %gkRG66 十一. phoenix
U$# ?Lw Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
['tGc{4 ^0pd- n@pn for_each(v.begin(), v.end(),
R',Q)< (
V~+Oil6sa do_
=v:vc~G6 [
!X`
5 cout << _1 << " , "
}XX)U_x ]
Ha[Bf* .while_( -- _1),
qTj7mUk cout << var( " \n " )
PL@hsZty~c )
i'H{cN6 );
=XzrmPu mHM38T9C% 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:
=$X5O&E3' 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
<ZSH1~<{6 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
*l)_&p 那么我们就照着这个思路来实现吧:
t:eZ`6o$T\ f<=<:+ A0m template < typename Cond, typename Actor >
['~3"lK^O class do_while
0BMKwZg {
g
j8rrd| Cond cd;
Aq yR+ Actor act;
Qj.]I0d public :
TD'Rv Tpl template < typename T >
aHNR0L3$}{ struct result_1
$A;jl`ng {
umaF}}-Q{ typedef int result_type;
4/;hA
z } ;
,)TtI~6Q 9]< p do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
"1FPe63\*O [CL.Xil= template < typename T >
twv|,kM typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Cc/h|4 {
)e(Rf!P{ do
X; I:i%- {
QkS~~|0EI> act(t);
~b}a|K }
ZJ}9g(X..g while (cd(t));
GqMa|8j return 0 ;
N[~{'i }
f!%G{G^` } ;
m5m}RWZ# !m"LIa#/Cs qB6@OS 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
s~
||Vv! 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。
v%v(-, _q 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。
@32~#0a 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。
QK% Nt 下面就是产生这个functor的类:
1N6.r:wg)% ?QxI2J zx` %)r template < typename Actor >
f++MH]I; class do_while_actor
5&?[Vt {
kt`_n+G Actor act;
`EKmp|B_p_ public :
B7PkCS&X do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
~tK4C | ha[c<e]uo[ template < typename Cond >
!%MI9Ok picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
}L
mhM } ;
s?Lx\?T ?QA![ < z':_, 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
be?>C
5 最后,是那个do_
v.iHgh LGnb"ZN pH&*5=t} class do_while_invoker
MWdev.m:Z {
<PLQY public :
a ?D]]0% template < typename Actor >
[U5@m]>^ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
KA
$jG{yq {
{F!/\2a return do_while_actor < Actor > (act);
ATQw=w
3W }
m:}PVJ-" } do_;
yMG(FAyu vYFtw L` 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
u+/Uc:XK) 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
In[rxT~K}Q 最后来说说怎么处理break和continue
J#.f%VJ 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。
p9>{X\eT: 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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