一. 什么是Lambda
wQW`Er3w 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
)pI( < 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,
39^+;Mev 5CnNp?.t^ l_k:OZ q?frt3o class filler
f)vnm*&- {
+PPQ"#1pS public :
}^I36$\ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
o4: e1 } ;
jR\pYRK ,'C*?mms [vI ;A! 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
M_0f{ TT3 6Y `C_qqf ;/NC[:'$D for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
/nv*OKS| = y^5PjN L5UZ@R, 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Lapeh>1T IqlCl>_j FzOWM7+\ |WUM=g7PC 二. 战前分析
P,zQl; 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。
o]V.6Ge- 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
N, u]2,E =84EX<B v?8i;[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
f5M;q; /* --------------------------------------------- */
nN.Gn+Cl vector < int *> vp( 10 );
K:9AP{+ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
`3? HQ2n /* --------------------------------------------- */
4cy,'B sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
8wO4; /* --------------------------------------------- */
34CcZEQQ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
bD/ZKvg /* --------------------------------------------- */
Uufig)6 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
UM0Ws|qx& /* --------------------------------------------- */
2aR9vmR for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
^6{op3R_ )^P54_2
*[i49X&rd 3H<%\SYp 看了之后,我们可以思考一些问题:
C(h<s
e? 1._1, _2是什么?
iEI#J!~ 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。
ml|FdQ 2._1 = 1是在做什么?
EF$ASNh" 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
&=S:I!9;; Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
2::YR? %H{;wVjK ^B%ki 三. 动工
PPy~dp 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
5~UW=
IDf\!QGx l -nH 9%SC#V' template < typename T >
569p/? class assignment
~}{_/8'5 {
PP\ bDEPy T value;
-Op^3WWyY public :
jPo,mz&^ assignment( const T & v) : value(v) {}
%t6-wWM97 template < typename T2 >
<-'
!I& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
A4rMJ+!5 } ;
cR!M{U.q a-S
tOO5s IS!OO< 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
}pf|GdL 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
\ `z%5/@f; 3O-vO=D oR~d<^z( {9{X\| class holder
CLmo%"\s {
g5pFr=NV public :
A15Kj#Oy template < typename T >
o
o'7 assignment < T > operator = ( const T & t) const
%,~\,+NP {
7T6Zlp return assignment < T > (t);
}wp/,\_
> }
l(87s^_ } ;
A/:_uqm4 'nM4t Ye$j43b 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:
sCt)Yp+8}B <FU?^*~ static holder _1;
<)!,$]S Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
<"K*O9nst z7sDaZL?_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
z k}AGw 而不用手动写一个函数对象。
j%y{d(Q4 g"|>^90 FP=27= +'5I8FE- 四. 问题分析
Q~0>GOq* 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
*k8?$(
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。
6@8t>"} 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
O<V 4j, 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
%1jcY0zEQ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
pZ\7!rON ~ffT}q7^ 五. 问题1:一致性
R)*DkL! 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?|
-L]-u6kC[ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
1|"BpX~D x$o^;2Z struct holder
x>##qYT {
_ {wP:dI " //
)kI**mI} template < typename T >
7p]Izx8][ T & operator ()( const T & r) const
U'9z.2"}9 {
>l AtfN=' return (T & )r;
w$9LcN }
<,GVrVH=t" } ;
3Ji$igL g6lWc@]F 这样的话assignment也必须相应改动:
AnX<\7bc} ZfqN4 template < typename Left, typename Right >
6MY<6t0a class assignment
hchG\i {
m#8[")a$" Left l;
vaP`' Right r;
MA:5'n public :
/; Bmh= assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
UsFn! !+ template < typename T2 >
.S-) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
&R@([=1 } ;
EmcLW74 s^eiym P 同时,holder的operator=也需要改动:
YcDKRyrt }kr?+)wB template < typename T >
;XawEG7" U assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
EI 35&7( {
=s4(Y return assignment < holder, T > ( * this , t);
1,;X4/* }
yTd8)zWq L0!CHP/nRS 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
W!? h2[ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
S$Zi{bU`G \*e\MOp6 return l(rhs) = r;
BXYH&2]Q 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。
Wj(#!\ 7F 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
9|}Pf_5]%[ }/vW"&h- template < typename Tp >
Yjjh}R# class constant_t
<R@,wzK {
[A,^F0:h const Tp t;
]$lt public :
18Y#=uH} constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
@0@ZlHwM template < typename T >
pCh v; const Tp & operator ()( const T & r) const
w(6n {
<8^x
Mjc return t;
k[ro[E }
`nl n@ ; } ;
PY^#hC5: ?PT>V,& 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
BtC*]WB"_' 下面就可以修改holder的operator=了
;cI*"-I:F R);Hd1G template < typename T >
(\{k-2t*^ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
[^5;XD:%&l {
yk`qF'4] return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
aaFT }
|R0f--; IQ
I8v 同时也要修改assignment的operator()
\c:$eF RPW46l34 template < typename T2 >
8#7qHT;cx T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
06S
R74 现在代码看起来就很一致了。
IA@>'O XnQR(r)pR2 六. 问题2:链式操作
E&P2E3P 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Cf2WBX$ 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。
kUf i 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-I,Q+[C[^ 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。
}xk(aM_ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
;miif #J"xByQKK template < typename T >
K oJ=0jM# struct result_1
XMrk2]_ {
!ZYPz}&N_ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
7FG;fJ;&NZ } ;
_}R[mr/ 8:,($a/KF 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:
}KI/fh R~\R>\ template < typename T >
8s1nE_3 struct ref
Y[{:?i~9, {
n)e2? typedef T & reference;
\MP~}t}c } ;
MCKN.f%lP template < typename T >
6 c_#"4 struct ref < T &>
+>Wo:kp3 {
3p%e_? typedef T & reference;
Bf utmI } ;
o,6t:?Z Jo5B mh0 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
YM}a>o F]aoTy template < typename T >
h?mDtMCw2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
S,m( {
5\+*ml return l(t) = r(t);
+A|
Bc~2! }
Q|'f3\ 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。
J:Cr.K` 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
4t,
2H" M aLa<zEssz 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
e"E8BU _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
$.PRav _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
RM;a]g* +5 调用divide的对象返回一个add对象。
g#5R||r 最后的布局是:
+fP.Ewi Add
-?Cr&!*B / \
G:AA>t Divide 5
5\Q Tm; / \
p*;!5;OUR _1 3
'nCVjO7o 似乎一切都解决了?不。
AV5={KK 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
>q eDb0 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
(RddR{mX OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
lvW
T ?doI6N0T template < typename Right >
6"&cQ>$xh assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
d?zSwLsl Right & rt) const
1}(22Q; {
BEDkyz;: return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
yf&g\ke }
O^L]2BVC 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
i2=- su 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。
W/Dd7G#IC 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@N%S Sf 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。
D=e*rrL7a 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。
8y
LcTA$T 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
}]x \ `}o 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
/K:r4Kw HpnF,4A> template < class Action >
)w7vE\n3 class picker : public Action
3~>-A= {
@j!,8JQEd public :
n7[nl43 picker( const Action & act) : Action(act) {}
b>ai"! // all the operator overloaded
4agW<c# } ;
dY8 H2; I,-n[k\J Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
[l}H:%O, 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
Hjm> I'9 c]6b|mHT template < typename Right >
p<5]QV7st picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
\<7Bx[/D4 {
/Hr|u return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
B2;P%B }
uo"<}>iJ 69c4bT:b" Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
67j kU! 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
j~q 7v
`": y=Y k$:-y template < typename T > struct picker_maker
Zxebv#4 {
.n8R%|C5 typedef picker < constant_t < T > > result;
..N6]u } ;
OSBR2Z;= template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
M':-f3aT% {
V:\:[KcL^ typedef picker < T > result;
I}`pY3 } ;
)OI}IWDl ,/f\ 下面总的结构就有了:
+( LH!\{^ 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。
U0&myj 8L 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。
de:@/-| picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
R"cQyG4 至此链式操作完美实现。
9Yt|Wj H:.~!
r L=lSW7R 七. 问题3
MJ}{Q1|* 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。
$kUB%\` }&0LoW/ template < typename T1, typename T2 >
\K$\-]N+ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?!RbS#QV} {
d"|_NG` vr return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
x6cG'3&T }
~XR('}5D [ja^Bhu 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:
PzJ(Q [N,+mX template < typename T1, typename T2 >
5{=+S] struct result_2
xp|1yud {
P'KA-4! typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
]L3U2H`7 } ;
JD*HG] ^Gk)aX 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?
=z. hJu 这个差事就留给了holder自己。
DuC#tDP 2J=`"6c aen% template < int Order >
[]>rYZ9bv class holder;
U$2Em0HO} template <>
z</C)ObL class holder < 1 >
uO4
LD}A {
i*$+>3Q- public :
S(.J template < typename T >
4b<|jVl\ struct result_1
tav@a) {
oG)T>L[& typedef T & result;
b36{vcs~ } ;
db 99S template < typename T1, typename T2 >
)M;~j struct result_2
jm%P-C
@ {
%ddH4Q/p typedef T1 & result;
U*+-# } ;
7 7bwYKIn template < typename T >
[pU(z'caS typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
h] ho? K {
$7YZ;=~B return (T & )r;
z#gebr~_\ }
)q{qWobS0 template < typename T1, typename T2 >
XoD:gf
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
?Tc|3U {
_N;@jq\q return (T1 & )r1;
ou0TKE9
_ }
|ufT)+: } ;
4Pr^>m z#G\D5yX[* template <>
OGcdv{,P class holder < 2 >
L{~ ]lUo {
~6=6YP public :
1tTP;C
l# template < typename T >
4x
?NCD=k struct result_1
H,
3Bf {
yW?-Z[ typedef T & result;
&'`C#-e@ } ;
x#E
M)Thq template < typename T1, typename T2 >
R@grY:h struct result_2
F4~OsgZ'N {
hpQ #`rhn typedef T2 & result;
kKRu]0J~[ } ;
sT =|"H? template < typename T >
Q.9,W=<6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
^5MM<73 {
()j)}F#Z` return (T & )r;
Fep@VkN }
o#"yFP1 template < typename T1, typename T2 >
)0I-N) typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
*0oa2fz% {
ThP~k9- return (T2 & )r2;
+Y*4/w[
}
BO}IN# } ;
\RDqW+, Q65M(x+oy B t3++ Mj 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
E9k%:&]vd 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
{R(/Usg!= 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
RF8,qz Q,9KLi3 return l(i, j) = r(i, j);
u`B/ 9-K)y 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
A##Q>|>) .z$UNB(!M return ( int & )i;
6`7`herE} return ( int & )j;
fWJOP sp*/ 最后执行i = j;
*fd:(dN| 可见,参数被正确的选择了。
"=%YyH~WY {|%^'lS ej7N5~!,s 4]zn,g?& W@GU;Nr 八. 中期总结
H[g i`{c 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:
[$$R>ELYQ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
'M?pg$ta_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。
$0{h Uex 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
ZHwN3 WSF$xC/~ R/B/|x tOF8v8Hd ~yngH0S$[b dqU)(T=C 九. 简化
CyVi{"aF3 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。
4ke.p<dG 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
$Y$s*h_-/< 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:
b!QRD'31'j 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
\/wk!mWV@ +-*/&|^等
BB/c5?V 2. 返回引用。
#~rQ\A!4 =,各种复合赋值等
HWL? doM 3. 返回固定类型。
J| 46i 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Q^Vch(`&P 4. 原样返回。
I_Gm2Dd operator,
!t)uRJ 5. 返回解引用的类型。
8SiWAOQAL operator*(单目)
FD8 6. 返回地址。
D+BflI~9mP operator&(单目)
sBxCi~ 7. 下表访问返回类型。
\WUCm.w6\% operator[]
.(Z^[C} 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
d.>O`.Mu)} operator<<和operator>>
wqE2n ZTGsZ}{5 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。
:W'.SRD 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
#Guwbg )Ps<u- V template < typename Left >
~vZ1.y4 struct value_return
!$-QWKD4 {
t/]za4w/ template < typename T >
dKPx3Y' struct result_1
#KL W&A {
>u`Ci>tY typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
m}m|(;T } ;
gF M~M( '
b,zE[Q template < typename T1, typename T2 >
2ZxZ2?.uJ struct result_2
:r_/mzR# {
rsK
b9G typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
',Oc+jLR } ;
%8"Aq } ;
J
B
!Q wD<W'K Z3 na .>Z 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
yA<\?Ps AIwp2Fz 下面我们来剥离functor中的operator()
({t6Cbw 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Dd,]Y}P ];Bk|xJ/> return l(t) op r(t)
e0o)Jo.P return l(t1, t2) op r(t1, t2)
3_Re>i return op l(t)
LkJ-M=y return op l(t1, t2)
Oyjhc<6 return l(t) op
DM !B@ return l(t1, t2) op
5bprhq-7 return l(t)[r(t)]
Ar$Am return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
UZW)% Z1+1>|-iW 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:
[Kanj/ 单目: return f(l(t), r(t));
KQrG|<J return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
yKOC1( ~ 双目: return f(l(t));
<~.1>CI9D3 return f(l(t1, t2));
Qnv)\M1 下面就是f的实现,以operator/为例
Y X{F$BM SfwNNX% struct meta_divide
k!wEPi] {
140_WV?7 template < typename T1, typename T2 >
,y*|f0&"~ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
MvlqxJ$ {
nTPq|=C return t1 / t2;
gy>B
5ie }
je85G`{DC } ;
Kv9Z.DY pX
^^0 这个工作可以让宏来做:
1J4Pnl+hN :t{~Mi=T #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
E5d$n*A template < typename T1, typename T2 > \
Wc[,kc static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
m|;(0
rft 以后可以直接用
fq]PKLW' DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
+HK4sA2; 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
DJP6Z (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。。。)
i]JTKL{\q S$6|KY u Ma YU%h0 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
vwCQvt p~pD`'% template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
j{@O%fv= class unary_op : public Rettype
H?$dnwR {
Lkt4F Left l;
MqyjTY::Xg public :
}V?m
=y [ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
wq)*bIv i'>6Qo template < typename T >
d
t/AAk6 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Wn%P.`o# {
?w3RqF@} return FuncType::execute(l(t));
u?osX;'w }
a)_3r]sv^ }LHYcNw^z template < typename T1, typename T2 >
xL}i9ozZ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&i#$ia r {
dkQ4D2W*\ return FuncType::execute(l(t1, t2));
j-<]OOD }
Q@D7\<t } ;
SSK}'LQ ]#tB[G v 6 ~9)\!j 同样还可以申明一个binary_op
,7{|90'V< ~Y 6'sM| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|/Nh# class binary_op : public Rettype
q<3nAE$?= {
bJd|mm/v Left l;
_`$Q6!Z)l Right r;
uLhGp@Dx public :
7!O"k# binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
K-qWT7< L9b.D< template < typename T >
|v&)O)Jg typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,Qj G|P {
RS5<] dy return FuncType::execute(l(t), r(t));
3efOgP=L }
^y<^hKjV )aS:h}zn template < typename T1, typename T2 >
g~lv/.CnA+ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^e:z ul{;] {
r,5e/X return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
u
Ie^Me }
0.MB;gm: } ;
) CGQ} _c5@)I~ 26V6Y2X 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
lhUGo = 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
A95f!a DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
7HkO:/ 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。
TTf
j5 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
K\xz|Gq 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。。。
;
476t 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
^ u$gO3D 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)
;,y_^-h; 下面是修改过的unary_op
K,4Ig! O4rjGTRF template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
2&hv6Y1 class unary_op
R|?n {
;qmnG3;Q Left l;
e$LC +17!v_4^ public :
ko%mZ0Y 7%h;To-<6 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
uQ=u@qtp 2/SUEnaLy_ template < typename T >
pH~\~ struct result_1
^B"LT>.[ {
Zpd-ob typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
6 (rm%c } ;
L15)+^4n PKlR_#EB? template < typename T1, typename T2 >
~/^fdGr struct result_2
[8u9q.IZ {
O%t? -h typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
enk`I$Xx } ;
:7{GOx R0t!y3r&N template < typename T1, typename T2 >
%YVPm*J~ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6 ;'s9s" {
`;mgJD return OpClass::execute(lt(t1, t2));
m mF0RNE }
:EW1I>}_ rBJ`=o z template < typename T >
E8C8kH] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?0)K[Kd'Y {
F`KXG$ return OpClass::execute(lt(t));
SX,$$43 }
!\ b-Ot( 2K4Xu9-i:b } ;
=2q#- ,t :@(1~Hm \: ZDY(>1 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
Le83[E*i 好啦,现在才真正完美了。
BMq> Cj+ 现在在picker里面就可以这么添加了:
",apO F=5+JjrX template < typename Right >
X$xf@|<a picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
@de ZZ {
x,: k/] return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
9q ]f]S.L }
t!4 (a0\$F 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
R(t%/Hvs$ 9z?c0W5x lP=,|xFra ]prw=rD 5NkF_&S_1 十. bind
F=&,=r'Q8 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。
#0)TS 先来分析一下一段例子
}<kl3{) Wrbv<8}%c <e&v[ int foo( int x, int y) { return x - y;}
$Ptl&0MN% bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
_I)TO_L; bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
u/k'
ry= 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。
$[_5:@T%N 我们来写个简单的。
c}v8j2{ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
S#CaJ}M 对于函数对象类的版本:
Gy+c/gK J_a2DM6d template < typename Func >
LQqba4$ struct functor_trait
*QNX?8Fm_ {
Sc3{Y+g typedef typename Func::result_type result_type;
m5/]+xdNX } ;
4iSN.nxIZ 对于无参数函数的版本:
/0`Eux\ lhQMR(w^ template < typename Ret >
QP"5A7=m struct functor_trait < Ret ( * )() >
~Y0K Wx4 {
U4Zx1ieCKH typedef Ret result_type;
>q')%j } ;
io"NqR#"v 对于单参数函数的版本:
DZ`,QWuA 8bw,dBN template < typename Ret, typename V1 >
(g dzgLHy struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
w@mCQ$ {
N f?\O@ typedef Ret result_type;
C(sz/x?11 } ;
H
O>3>v 对于双参数函数的版本:
8\)4waz$ X+;#^A3 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
(w_b struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
hQ)?LPUB {
e\#aQ1?" typedef Ret result_type;
Oo!]{[}7 } ;
_x-2tnIxXv 等等。。。
<,*w$ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
#cikpHLXG 1@-l@ P template < typename Func >
+CQIm!Sp struct func_return
?r$&O*; {
|+-b#Sa9 template < typename T >
@Rd`/S@ struct result_1
u3 X!O {
I_c?Ky8J_| typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
#pD=TMefC } ;
p:|7d\r G{+zKs}~ template < typename T1, typename T2 >
? _[q{i{ struct result_2
AAi4}
8+\ {
gsIp y typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
$?&distJ } ;
r"7 !J[u } ;
JFRbWQ0 5uM`4xkj ;P8.U( 最后一个单参数binder就很容易写出来了
xM&`>`;^e <UW-fI)X template < typename Func, typename aPicker >
f1\mE~#} class binder_1
{FNCC*= {
*Xu?(Jd Func fn;
Fp+fZU aPicker pk;
R|\kk?,u public :
AB.ZmR9| 2"Ki5 template < typename T >
fo;^Jg. struct result_1
fHF*# {
%8KbVjn typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
y<ZT~e } ;
SQdK`]4 +W|VCz template < typename T1, typename T2 >
;k=`J struct result_2
,u5iiR {
xqj@T^y typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
opReAU'I } ;
T
mH5+ uF@DJX}> binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
,/-DAo~O X$<CIZ template < typename T >
ZY)&Fam} typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ou\~^ {
Pu2cU5n return fn(pk(t));
zE=^}K+ }
~T\:".C template < typename T1, typename T2 >
5Noy~; typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^B'N\[ {
E(an5x/r return fn(pk(t1, t2));
.#Lu/w' -M }
Wl{}>F`W[ } ;
Gr|102 %xwtG:IKEV NvJ}|w,Z 一目了然不是么?
;/(<yu48 最后实现bind
O<+x=>_ aB~=WWLR\ 7eyx cr;z template < typename Func, typename aPicker >
"tU,.U picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
~ll+/w\4 {
K;~I;G
return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
>^adxXw.o }
g$9s}\6B fsV_>5I6 2个以上参数的bind可以同理实现。
QzD8
jk# 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
'8"$:y dQPW9~g8Hg 十一. phoenix
6iJ\7 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
\`|OAC0a uVLKR PY for_each(v.begin(), v.end(),
|BE`ASW; (
z5IdYF? do_
t|cTl/i
4 [
j<'ZO)q`Q cout << _1 << " , "
E3 aj ]
8i?:aN[.1b .while_( -- _1),
R}0!F2 cout << var( " \n " )
j#
!U6T )
2!g7F`/B );
,&rHBNS hD>cxo 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:
@SH$QUM( 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
S2"H E` operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
0tp3mYd 那么我们就照着这个思路来实现吧:
7eQc14 "tg?V FKk.BA957h template < typename Cond, typename Actor >
{_>}K class do_while
vjO@"2YEw {
"DU1k6XC Cond cd;
M}xyW"yp Actor act;
QX|y};7\e public :
\LQ54^eB template < typename T >
geSH3I
struct result_1
I2<5#|CXpZ {
fHR^?\VVp typedef int result_type;
^*_|26 } ;
nx'Yevi0$ y:ad%,. C do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
}\/
3B_X6N clO9l=g template < typename T >
%<[U\TL` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
pF}WMt {
&ub0t9R do
eeu;A,@U {
.|z8WF* act(t);
U@<]>.$ }
_"688u'88 while (cd(t));
Rr6}$]1 return 0 ;
Eu1t*>ZL }
/O&{fo } ;
Ue2%w/Yo k*uLjU fsz:A"0H 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Y]])Tq;h5 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
JJVdq-k+` 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
,)%$Zxng 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。
M
sQ>eSk 下面就是产生这个functor的类:
\ICc?8oL /7jb&f wC`+^>WFo template < typename Actor >
;X)b= class do_while_actor
)0N^rw kW {
]o3K Actor act;
gjDxgNpa public :
/YHAU5N/} do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
x#c%+ qEajT"? template < typename Cond >
}(/\vTn*1 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
ibn(eu<uW } ;
cbaa*qoU M~,N~ N1 .-4]FGg3 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
"^NsbA+ 最后,是那个do_
3:"w"0[K3 :jr`}Z%;y z[+Sb; class do_while_invoker
=:;K nS {
fOJTy0jX8 public :
8KMo !p\i template < typename Actor >
|*n
B2 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
!&>` {
pm ,xGo2 return do_while_actor < Actor > (act);
%^HE^ & }
Hj|&P/jY]* } do_;
j7gw?, )?UoF&c/ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
DegbjqZ# 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
nAEyL+6U 最后来说说怎么处理break和continue
z__?k Y 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。
Bskp&NV': 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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