一. 什么是Lambda
5@~|*g[ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
TFQ!7'xk) 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,
{FO$yw=> dt\jGD G4 _, ?Bi*1V<R class filler
z(y*hazK {
Di.3113t public :
"Zv~QwC void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
$A_]:qI2 } ;
<If35Z)~ T1WWK' ?#A]{l 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
-V.d?A4" !D^c3d
`{v?6:G:Q BqK(DH^9N for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
!~i'
-4] Z~ 4'1m4Ugg 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
/b#l^x:j Ta=s:trP @@G6p($ -e GL) M 二. 战前分析
W!Gdf^Yy< 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。
(.Y/ 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
rh*sbZ68>E 1Tp/MV/> $g9**b@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
oPf)be| # /* --------------------------------------------- */
KL,/2( vector < int *> vp( 10 );
_*M42<wcO transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
g`^X#-!( /* --------------------------------------------- */
bBcp9C)iY sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
&C<yfRDu /* --------------------------------------------- */
jhgX{xc int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
*A 'FC|\ /* --------------------------------------------- */
DE$q+j0P for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
g^Yl TB /* --------------------------------------------- */
g]~h(mI for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Bh`N[\r +avMX&% YUU-D( G6P)C##ibn 看了之后,我们可以思考一些问题:
@oP_;G 1._1, _2是什么?
#65^w=Sp} 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。
?
8aaD>OR$ 2._1 = 1是在做什么?
B_`y|sn 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。
~T7B$$ 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。
WUc#)EEM) {~GYj%-^ Rgy-OA 三. 动工
f>o,N{| 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
inb^$v 9I7\D8r INs!Ame2 e1myH6$W template < typename T >
%VJ85^B3 class assignment
lf<S_2i {
ZIR0PQh\ T value;
P;[OWSR[d public :
gU^$Sx7' assignment( const T & v) : value(v) {}
-Y#sI3o*R8 template < typename T2 >
8M,9kXq{L T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
OI1ud/>h } ;
#eZ6)i< >Hb^P)3 KOq;jH{$ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
lASL8O&\ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
n]_[NR) i UV
4>N RgdysyB YpAg class holder
|'ln?D:& {
8b.u'r174 public :
WW2Ob* template < typename T >
<:FP4e
"( assignment < T > operator = ( const T & t) const
u=F+(NE" {
bi y4d return assignment < T > (t);
F;ZSzWq }
,d+fDmm3 } ;
WO4=Mte? N /$`:8" _-!sBK+F 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
eivtH P Ma *y=d;,1 static holder _1;
z{"2S=" Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
LH 3}d<{ p9U?!L!y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
3nZ9m 而不用手动写一个函数对象。
jCAC
` AsS$C&^ r)9Dy, unJid8Lo 四. 问题分析
87%*+n:?* 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。
YIt& > 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。
Md6]R-l@ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
{Sl57!U5 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
OdWou|Gz 下面我们可以对这几个问题进行分析。
xqXDxJlns t>GfM 五. 问题1:一致性
(bOpV>\Q7 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?|
P&d"V< 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
o*x*jn:hm w;}@'GgL struct holder
93+"D` {
h)1qp Qj //
c^rOImZ template < typename T >
M/?KV9Xk2 T & operator ()( const T & r) const
9odJr] {
RCTQhTy= return (T & )r;
5(W"-A} }
YCe7<3> J4 } ;
TSAU?r\P &
gJV{V5Ay 这样的话assignment也必须相应改动:
""Zp:8o ^JZ^>E~ template < typename Left, typename Right >
\\BCcr\l class assignment
~U(,TjJb {
Qu=LnGo~P Left l;
BR^7_q4q Right r;
y-p70.'{U public :
x\&`>>uA assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
B/5=]R template < typename T2 >
ihh4pD27g T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Q9d`zR] } ;
;!91^Tl g~7Ri-" 同时,holder的operator=也需要改动:
FJ*i\Q/D ]sz3]"2 template < typename T >
l$K,#P<) assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
AM"Nn
L" {
4!asT;`' return assignment < holder, T > ( * this , t);
Uie?9&3 }
O20M[_S i |{Dd%4vK 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
|9"p|6G?B 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
7&`}~$>}>e +,:du*C return l(rhs) = r;
c`lJu_ 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。
(>mI'!4d 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
8ul&x~2;X 8<mjh0F-, template < typename Tp >
sS&Z ,A class constant_t
e*(b {
\;VhYvEH const Tp t;
)!g{Sbl public :
EFpIp4_Y constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
fgNU03jp^x template < typename T >
K.G$]H const Tp & operator ()( const T & r) const
U.AjYez {
pA{ 5V9 return t;
y%sroI('y }
{k4CEt; } ;
r'CM r1ws1 rr= 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
7iHK_\t n 下面就可以修改holder的operator=了
2L AYDaS k5kdCC0FCk template < typename T >
-(`OcGM'L assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
L=2y57&Y {
Qn ^bVhG+ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
v7%X@j]ji }
5L:1A2Z?c |AlR^N 同时也要修改assignment的operator()
:16P.z1L T!wo2EzE template < typename T2 >
t+,4Ya|Xj T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
/8VP[i)u 现在代码看起来就很一致了。
g8!wb{8?s Xtwun 六. 问题2:链式操作
AamVms 现在让我们来看看如何处理链式操作。
oG$)UTzGc 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。
LlBN-9p 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。
|F.)zC5{ 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。
_k^0m 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
o!:8nXw >5R<;#8 template < typename T >
;> m"x struct result_1
X1ZgSs+i {
vP7K9Kx typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
GDYFU*0 } ;
2+Px'U\ jBaB@LO9G 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:
!*2%"H* dd?x(,"A` template < typename T >
0y&I/2 struct ref
{lth+{&L# {
64-#}3zL typedef T & reference;
_"4xKh) } ;
GE>[*zN template < typename T >
)2,eFNB#n struct ref < T &>
T[=S$n-' {
gyS+9)gY typedef T & reference;
X(jVRr_m9 } ;
/ywD{* [m+iQVk' 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
@aQ1khEd y~IuP c template < typename T >
kE
TT4U typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
n.hv!W0 {
M MzGd:0b return l(t) = r(t);
H3{GmV8 }
l!#m&'16" 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
]|_\xO( 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
<
j$#9QQ1 "RVcA", 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
X7L8h'(@ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
OT^%3:zg _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
6h3HDFS7s +5 调用divide的对象返回一个add对象。
6Es?
MW= 最后的布局是:
T32BnmB{ Add
y2O4I'/5< / \
?Qb<-~~
j1 Divide 5
T5Dw0Y6u, / \
Th`skK&U _1 3
S osj$9E 似乎一切都解决了?不。
1b8p~-LsU 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。
4@.|_zY 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。
VL'
fP2 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:
R:p62c;Tv0 '03->7V template < typename Right >
%p&k5:4<"# assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
q9"=mO0J+ Right & rt) const
,]}?.g {
>:=|L%]s;\ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
zi~5l#I }
?S?2 0 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
H A}f,),G 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。
,3I^?5 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。
$./bjV% 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
oJKa"H-jL 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
"m{,~'x 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
7VK}Dy/Vvn 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
4'KOpl
K ]]}tdn _ template < class Action >
WWT",gio class picker : public Action
PX|=(:(k {
XWJwJ public :
}FF W|f picker( const Action & act) : Action(act) {}
5unG#szq // all the operator overloaded
g~UUP4<$" } ;
4h6k`ie!$ 7?OH,^ 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。
`RMI(zI3g. 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:
{b]aC */ G<!W template < typename Right >
|}){}or picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
6io , uh! {
s<x1>Q7X~ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
nS()u}c;r }
QrApxiw zF4 [}* Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
,fEO>
i 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。
`P Xz wOB azWa template < typename T > struct picker_maker
reo{*)% {
(I@bkMp typedef picker < constant_t < T > > result;
,(a5 @H$f } ;
avmcw~
TF template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
2/,0iwj- {
p8wyEHB typedef picker < T > result;
2tayP@$ } ;
\b[9ebME @eqeN9e 下面总的结构就有了:
hzI*{ 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。
4YZS"K'E 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。
zb6ju]2 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
wPbkUVO 至此链式操作完美实现。
x*oWa, &iN--~}!$ Qy#)Gxp 七. 问题3
wV?,Z!\Z 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。
~.PP30' GFSt<k)
template < typename T1, typename T2 >
TI y&&_p ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
i`
A {
bg|!'1bD`5 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
f[gqT
yiP }
>#+IaKL7 ^4%Zvl
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:
NGYyn`Lx h5
Vv:C template < typename T1, typename T2 >
!#wd Ve_( struct result_2
IB.yU,v {
F2(q>#<_ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
5)1+~ B } ;
^EVc 95|Z w^K^I_2ge 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?
I
PE}gp 这个差事就留给了holder自己。
_eLWQ|6Fx ashcvn~z fJjgq)9 template < int Order >
n$m"]inX class holder;
~Lfcg* template <>
Ct$82J class holder < 1 >
wHz?#MW 3L {
/E wGW public :
Z: 2I/ template < typename T >
33:DH} struct result_1
/Tz85 [%6 {
`n!viW|tB typedef T & result;
\(I6_a_{ } ;
Z.Rb~n& template < typename T1, typename T2 >
G@S&1=nj3 struct result_2
~;-9X| {
EjEFg#q typedef T1 & result;
<<MjC5 } ;
SM[{BH< template < typename T >
tXF]t
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
;D ~L| {
lfk9+) return (T & )r;
rl:KJ\*D }
b syq* template < typename T1, typename T2 >
T+"f]v typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8F;>5i {
wh 0<Uv return (T1 & )r1;
t$^l<ppQ }
D)='8jV7 } ;
~Y5l+EF# V6iL5& template <>
kL@Wb/K JP class holder < 2 >
dOa!htx] {
S_J :&9L public :
hJ%1 template < typename T >
;mm!0]V struct result_1
&!7+Yb(1 {
<*'cf2Q$Av typedef T & result;
@%tXFizh } ;
q5&Ci` template < typename T1, typename T2 >
OKuD" struct result_2
!J>A,D"- {
\hk/1/siyF typedef T2 & result;
[2$4| ;7 } ;
/<)-q-W; template < typename T >
n1(?|aJ#1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
(VHND%7P {
;##]G=% return (T & )r;
lXrD!1F }
T!q_/[i~7 template < typename T1, typename T2 >
o|S)C<w typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
<MD;@_Nz\ {
ru.5fQU return (T2 & )r2;
74vmt<Q }
NlR"$ } ;
;M
v~yb3v :,]S}R +KK$0pL 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
>POO-8Q 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
f~& a- 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
u'9gVU B dK?);*w] return l(i, j) = r(i, j);
&TN2 HZ-bJ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
_pDjg%A>n = (U/CI return ( int & )i;
K\=8eg93Z return ( int & )j;
-R+zeu(e' 最后执行i = j;
;'kI/(;;C 可见,参数被正确的选择了。
T@+ClZi OS7RQw1 10N,?a B<
;==| &a~=b, 八. 中期总结
Jgx8-\8 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
w[fDk1H) 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
:uCdq`SaQl 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
G\Hq/4 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
vP]9;mQ (}H ,ng'4 XDmbm*~i Cyk s o\4t4}z~'f bAhZ7;T~ 九. 简化
HFh /$VM 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。
l)}t,!M6 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
eqzTQen8q 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:
=t+ (' 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
~Yk"Hos +-*/&|^等
~
l )t|'6 2. 返回引用。
*re 44 =,各种复合赋值等
7c1+t_ Ew 3. 返回固定类型。
8GB]95JWwp 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
;<6"JP>0 4. 原样返回。
rZC3\,W operator,
;w6s<a@Zh 5. 返回解引用的类型。
d.}}s$Q operator*(单目)
|$w*RI0C 6. 返回地址。
Z.jCera. operator&(单目)
3ut_Bt\ 7. 下表访问返回类型。
WM< \e operator[]
!RMS+Mm? 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
_
VKgs]Y operator<<和operator>>
edN8-P( zeOb Aw1O 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。
>}]H;&
l 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
U1\MA6pXW HWtPLlNt template < typename Left >
JLW$+62 struct value_return
K`+vfqX {
?[SVqj2- template < typename T >
./iXyta struct result_1
BR3mAF {
wixD\t59X typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
rgR?wXW]jE } ;
elKx]%k*) y9
uVCR template < typename T1, typename T2 >
Uz>Yn&{y6 struct result_2
Z[;#|$J {
*PcVSEP/0 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
@,6ST0xT ( } ;
=YoTyq\ } ;
sMJ#<w}Q g\J)= ,ju, )+B=z}:Nfz 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
vahf]2jEB NKh,z&
_5- 下面我们来剥离functor中的operator()
u[[/w&UV., 首先operator里面的代码全是下面的形式:
s>J3\PC ;G Qm[W([ return l(t) op r(t)
Oy'0I, return l(t1, t2) op r(t1, t2)
_W+Q3Jx-( return op l(t)
$~o3}&az return op l(t1, t2)
c%yh(g return l(t) op
fv|%Ocm return l(t1, t2) op
sN@j5p^jc return l(t)[r(t)]
MgP{W=h2 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
0~i q G e[p^p!a 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
W9jNUZVXE# 单目: return f(l(t), r(t));
:~r#LRgc return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Ph"iX'J 双目: return f(l(t));
3:O+GQ* return f(l(t1, t2));
vK'9{q|g 下面就是f的实现,以operator/为例
;_bq9x uE"2kn struct meta_divide
]-rczl|o {
WhenwQT template < typename T1, typename T2 >
scmto cm static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
3DI^y`av {
G4);/# return t1 / t2;
;>/ipnx }
/MqP[*L } ;
w*2^/zh +DxifXtB 这个工作可以让宏来做:
v['AB4 1l~.R#W G& #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
PIpWa$b template < typename T1, typename T2 > \
rJp?d9B static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
CH#kvR2 以后可以直接用
ZK!4>OuH` DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
/ (.'*biQ 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
/J8o_EV (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。。。)
q4zSS #]A lk~dgky@ q"l>`KCG` 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
n4XMN\:g{ o:f|zf>
i< template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|oFI[PE class unary_op : public Rettype
O{*GW0}55 {
/o'oF Left l;
JN)"2}SE public :
y!BB7cK6 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
n<+~ zQ iF+S%aPd# template < typename T >
M Yu?&}%^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
WY3_7k8u {
U0zW9jB return FuncType::execute(l(t));
{\F2*P }
0rGj|@+; yCZ2^P!a template < typename T1, typename T2 >
]~ >@%v& typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?<g|.HY/ {
@s3aR*ny$ return FuncType::execute(l(t1, t2));
bQ
i<0|S }
3l.Nz@a* } ;
Y9/{0TArG S]tkz*w0* `7F@6n 同样还可以申明一个binary_op
=CGD
~p` (PyTq
5:F template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!;ZBL;qY9 class binary_op : public Rettype
r$Yh)rpt: {
NH<Y1t Left l;
~ }Kp Right r;
0LZ=`tI public :
$)4GCP binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
)|MIWgfWN ;}n|,g> template < typename T >
j#4+- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,K`E&hS {
<tGI]@Nwk return FuncType::execute(l(t), r(t));
#IbS }
m`[oT\ !7ph,/P$7 template < typename T1, typename T2 >
C8!8u?k typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f&+XPd % {
BJ_+z gf` return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
p3{x <AO/ }
]L[JS^#7 } ;
PjiNu.>2( dw'<" +zO 6sO 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
$@5%5 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
j\%?<2dj= DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
1y_fQ+\2A 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
+"TI_tK,S 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
dxk;@Tz 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
"
&_$V@S 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
_K*\}un2 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)
EY,;e\7O, 下面是修改过的unary_op
5B8V$ X TW'E99wG template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
e4[-rkn{hl class unary_op
`%KpTh {
0\8*S3,q Left l;
Mb2:'u[ |)
x' public :
4Z<]4:o Kx(76_XD unary_op( const Left & l) : l(l) {}
z"
b/osV %AzPAWcN template < typename T >
PU,6h} struct result_1
V[BY/<z)A {
GlXA-p< typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
x*5 Ch~<k } ;
!N@S^JD6 z }FiU[Hs template < typename T1, typename T2 >
UrD=|-r` struct result_2
;PuyA {
U-wq- GT typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
6R$F =MB } ;
Y&K<{KA\4 Wq=ZU\Y template < typename T1, typename T2 >
lGD%R'} typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~%cSckE {
BXQ\A~P\ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
fxLE ]VJQ }
X|lElN {[YqGv=fF template < typename T >
R=#q"9qz typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-6hu31W {
z'vdC return OpClass::execute(lt(t));
Tx|SAa=V }
v^y}lT ,(;p(#F> } ;
%J/fg<W1 "z{_hp{T^ ^g}gT-l% 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
:,xyVb+ 好啦,现在才真正完美了。
^P3g9'WK 现在在picker里面就可以这么添加了:
L@g Q L 35]j;8N: template < typename Right >
w~cq%% picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
w /Bn2bD {
Cg]3(3 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
al3BWRq'f }
+SZ%& 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
}"g21-T^ l`~a}y "n Z>>gXh<e[ ?9wFV/ !4qps$p{ 十. bind
fY)4]= L 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
`g4Ekp'Rp[ 先来分析一下一段例子
pQ[o3p!&9 gLXvw] !9e\O5PmO int foo( int x, int y) { return x - y;}
@&i#S}%/ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
+7U
A%q bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
eCPKpVhP 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。
%+t 我们来写个简单的。
m<,y-bQ*( 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
jFJW3az@z 对于函数对象类的版本:
?:{0 RJ=c[nb template < typename Func >
wM2)KM}$ struct functor_trait
U 3wsWSO {
Hz!U_? typedef typename Func::result_type result_type;
qJbhPY8Ak } ;
<manv8*6 对于无参数函数的版本:
3H\b N4 [+:mt</HN template < typename Ret >
3;t@KuQ66 struct functor_trait < Ret ( * )() >
K&\BwBU {
^cPo{xf typedef Ret result_type;
[#,X$O> } ;
r+V(1<`2X 对于单参数函数的版本:
+aXk^+~j l7D4`i<F template < typename Ret, typename V1 >
j"D0nG, struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
:Z*02JwK {
"S{6LWkD typedef Ret result_type;
H(5ui`' s } ;
~q#[5l(r8 对于双参数函数的版本:
kw}ISXz v 9Ww=hfb5UW template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Gg3?2h"d struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
~'Qpf 8) {
a\[fC=]r: typedef Ret result_type;
mNBpb} } ;
p)[BB6E 等等。。。
"$,}|T?Y` 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
:(S/$^ U RB$ 8^# template < typename Func >
L[QI 5N struct func_return
"PDSqYA {
"ojD f3@{ template < typename T >
x=)30y3*; struct result_1
hNR>Hy\ {
yoA*\V typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
"z(fBnv } ;
4?*"7t3 33v%e template < typename T1, typename T2 >
F|n$0vQ* struct result_2
9bzYADLI {
$U"P+ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
D\_*,Fc } ;
#LNB@E } ;
L2/<+Zw %unK8z [r~rIb%Zj 最后一个单参数binder就很容易写出来了
\3y=0 No92Y^~/ template < typename Func, typename aPicker >
OL mBh3& class binder_1
{7M4SC@p| {
)*$ Func fn;
:;hBq4h aPicker pk;
8HH.P`Vk# public :
CgT QGJ}- )8N)Z~h template < typename T >
3/SqXu struct result_1
wJ]$'c3 {
%.atWX`b typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
D!D%. } ;
]TTJr C: [(e`b template < typename T1, typename T2 >
s$nfY.C struct result_2
yQA"T? {
enD C# typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
1r-,VX7 } ;
][$$
= yn ?U7`V binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
!f]3Riw-=, J\,e/{,X template < typename T >
0wE8GmG typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
cdU
>iB, {
fY+ .#V return fn(pk(t));
lj}1'K@M }
)*L?PT template < typename T1, typename T2 >
t;a}p_> typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
HjF'~n {
NYV0<z@M2M return fn(pk(t1, t2));
gu.))3D9 }
*.;}OX^X } ;
Z`1o#yZ A`8}J4 ~zOU/8n
,F 一目了然不是么?
V:"\(Y 最后实现bind
va*>q-QCr cF<DUr)Ve pcxl2I template < typename Func, typename aPicker >
7QL) }b.H picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
>5@ 0lYhH {
b!tZ bX# return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
fO}1(%}d }
zZ"')+7q&% wCE fR!i 2个以上参数的bind可以同理实现。
N@`9 ~JS 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
v_F?x! FVLA^$5c 十一. phoenix
x?k |i}Q Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
nh.v?| c$Nl-?W for_each(v.begin(), v.end(),
"@'9+$i6 (
-){^
Q:u do_
oIR%{`3"I [
PT*@#:MA cout << _1 << " , "
YwTtI ID% ]
$HnD|_* .while_( -- _1),
5<ya;iK cout << var( " \n " )
9mtC"M<
)
o>k-~v7 );
u^eC _"e(
^yiK 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
vH:+ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
KB-#):' operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
HQ#L
|LN 那么我们就照着这个思路来实现吧:
7^}Z%c ea;c\84_N -`<N, template < typename Cond, typename Actor >
X/D9%[{& class do_while
Dg4^
C {
bX1! fa Cond cd;
RPqn#B Actor act;
ZFw743G public :
@[N~;> template < typename T >
-Y,Ibq struct result_1
4'eVFu+62 {
[
^ \) typedef int result_type;
nQ*oOxe|X } ;
Iz=E8R g B'~i Z65 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
H_$f
v_ 7.'j~hJL template < typename T >
+[nYu)puP typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ll^O+>1dO {
e/I{N0SR do
o~N-x* {
`-e}:9~q act(t);
IaqN@IlWb }
Z
s!q#qM while (cd(t));
#Y b9w3N return 0 ;
*wl_8Sis} }
pNme jz: } ;
E$fy*enON 2MrR|hLx "tbBbEj?d 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
\DdVMn 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。
?4dd|n 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。
~$9"| 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
ApB'O;5 下面就是产生这个functor的类:
Z.f<6<gF )u:8Pv b8Ad*f\ template < typename Actor >
iFT3fP'> 5 class do_while_actor
4SO{cst {
W|
eG}` Actor act;
Hd}t=6 public :
^8t*WphZC do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
vx ,6::%] @y%qQe/g template < typename Cond >
Gs?sO?j picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Xc<9[@ } ;
Cf 8-% J8[Xl. a .Vs>1 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
ITOGD 最后,是那个do_
? 7dDQI7^( RLr-xg$K-t dz DssAHy class do_while_invoker
)7TTRL {
r+obm)Qtp public :
zXO.NSC[ template < typename Actor >
*Fs^T^ ?r do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Msdwv.jM {
FiH!)6T return do_while_actor < Actor > (act);
!S<~(Ujyw }
U4/$4.'NQ } do_;
`OK
}q p`ZGV97 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
t)ry)[Dxv 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
\%*y+I0> 最后来说说怎么处理break和continue
UY^f|f& 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。
t38T0Ao 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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