一. 什么是Lambda
jFMf=u&U 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Y>: e4Q 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,
WF0[/Y BSib/)p 0"to]= nI6[y)j class filler
*ioVLt,:R {
j9Y'HU5" public :
&DgJu. void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
qCaM]Y } ;
kan4P@XVS m6=Jp< =ADdfuKN 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:
L
2:N @TP RTR@p =ck )w3HC($g 5L8 )w5
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
zL,B? Us*"g{PQ ^|0>&sTHOH 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
?yqTLj NN;'QiE ]aF!0Fln~ =-U8^e_Y 二. 战前分析
YKT=0 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
IJt8*
cw 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
d*{NAq'9X V
K)%Us- o1(?j}:c| for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(jY -MF3 /* --------------------------------------------- */
8
k%!1dyMB vector < int *> vp( 10 );
bAa+MB#A transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
^E3 i]Oem /* --------------------------------------------- */
Y]R;>E5o| sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
3l8k O /* --------------------------------------------- */
:>'4@{' int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
{a `#O9 /* --------------------------------------------- */
,m-/R for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
8QYM/yAM /* --------------------------------------------- */
wpLC, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
)m7 Y o U1wsCH3+n *3>$f.QU Z-D4~?Tv 看了之后,我们可以思考一些问题:
_;1H2o2f 1._1, _2是什么?
C_JDQByfL 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。
JM-rz#;1 2._1 = 1是在做什么?
(?7=$z!h 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。
gZD,#D.hR 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。
dUg| {l GcL:plz {tlt5p!4 三. 动工
<!r0[bKz@ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
/Ky xOb) LT ZoO9O &CEZ+\bA "}jY;d#n template < typename T >
=(x W7Pt~ class assignment
z sZP\ {
$stBB T value;
hnbF}AD public :
C/{tvY /o assignment( const T & v) : value(v) {}
eZ^-gk? template < typename T2 >
-:|1>og T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
&b#O=LF } ;
))qOsphN 4x'N#m{p U%~L){<V[ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
[N-t6Z* 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
+%hA6n U[Pll~m2b C
{GSf`D!T -`o22G3w class holder
?xbPdG":R {
ma<+!*| public :
[e:mRMi template < typename T >
[aK7v{Wu assignment < T > operator = ( const T & t) const
Ew|VDD(. {
_m+64qG_8' return assignment < T > (t);
BrQXSN$i }
6H\apgHm } ;
X~ AE?? '<35XjW 1~HR;cTv= 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:
}LaRa.3 D6KYkN(,v static holder _1;
Gg3cY{7 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
~HH#aXh* n2JwZ? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
uD2v6x236 而不用手动写一个函数对象。
Ris5)*7 g`}+K U QQ5G?E ,KMt9< 四. 问题分析
%S<0l@=5`l 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。
cG"+n@\ 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。
H
',Nt 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Fj`6v"h 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
(>E70|T 下面我们可以对这几个问题进行分析。
w1je|Oil Zljj 五. 问题1:一致性
`nxm<~-\ 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?|
kAEm#oz=g 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
=3Y:DPMB yX:*TK4 struct holder
O+Zt*jN; {
39w|2%(O. //
]0VjVU- template < typename T >
?~;8Y=O T & operator ()( const T & r) const
i9NUv3# {
Wq+6`o return (T & )r;
ctv =8SFv( }
Q)7iu } ;
d8|bO#a%9 (qDu|S3P 这样的话assignment也必须相应改动:
p#~Dq(Q
`@acQs;0 template < typename Left, typename Right >
Qg \OJmv class assignment
JY+ N+c\ {
tntQO!pM Left l;
q&h&GZ Right r;
wgK:^DP public :
cI9} YSk assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~v2E<S3 template < typename T2 >
+w
;2k w T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
A{5^A)$ } ;
*20$u% z2 <_S>- ;by 同时,holder的operator=也需要改动:
l@x/{0 ,Qgxf';+$ template < typename T >
>Jl(9)e assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
.kl _F7 {
W?5u O return assignment < holder, T > ( * this , t);
.Y8z3O }
cax]lO Ylc[ghx 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。
)F\tU 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
bp06xHMu ohFUy}y return l(rhs) = r;
-I$qe Xy 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
6gLk?^. 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
t,mD{ENm& (RP"VEVR template < typename Tp >
%<|w:z$vp class constant_t
$YM>HZe- {
GZ.Fq const Tp t;
U*.Wx0QM public :
c:SA#. constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
6R%Ra template < typename T >
RJ ,a}w[9 const Tp & operator ()( const T & r) const
jt?937{ {
pXfg{2 return t;
2qY`*Y.2 }
,\y)k}0lH } ;
x
\.qzi vJheM*C 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
|U*wMYC 下面就可以修改holder的operator=了
!2)$lM1@J SjT8eH # template < typename T >
3d qj:4[f assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
,k*g`OTW {
l2)) StEm return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
WUQlAsme }
&-Bw7v mHqw,28} 同时也要修改assignment的operator()
2|xNT9RW rZ0+mS'/G template < typename T2 >
<,%qt_
! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
W}<'Y@[, 现在代码看起来就很一致了。
lg)jc3 1gEeZ\B-& 六. 问题2:链式操作
1m*fkM# 现在让我们来看看如何处理链式操作。
01n5]^.p 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。
+Ar=89 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。
"~y@rqIba 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。
qNI2+<u)j 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
('q u#.' (Kl96G<Wej template < typename T >
<r_L- struct result_1
F;5S2:a@Z {
g$c\(isY; typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
YQb43Sh` } ;
;naD`([ _ lrCf 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:
>wiW(Ki} A
%iZ_h^ template < typename T >
a?4'',~ struct ref
Nwu, :}T {
(^fiw%# typedef T & reference;
C]ev"Am_)
} ;
W7k\j&x template < typename T >
"0JG96&\ struct ref < T &>
wAC*D=Qj {
bLrC_ typedef T & reference;
2f'3Vjp~G } ;
| |=q"h3( #7!P3j 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
?lg
w)A@ template < typename T >
fiuF!<#;6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
$q_e~+SXT {
ZT>?[`Vgc return l(t) = r(t);
&F4khga`^: }
V)
#vvnq 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
1]wx Ru 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
=Ri'Prx& ,G, '#] 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
ku=o$I8K _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
4l0ON>W( _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
L*TPLS[lh +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Algk4zfK2, 最后的布局是:
'~2S BX?J Add
02U5N(s / \
*=OU~68)C Divide 5
iNn]~L1 / \
|a7W@LVYD _1 3
?}y{tav= 似乎一切都解决了?不。
y:6&P6`dx 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。
g`6_Ao8 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。
$3aq+w: 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:
qJY'"_Q{ Ba=P template < typename Right >
/s91[n(d assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
}pP<+U Right & rt) const
9G7lPK {
+8tdAw return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ig
Mm.1> }
W2CCLq1( 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
~*WSH&ip 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。
8Vcg30_+ 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。
wYxnKm~f 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。
Ood8Qty( 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。
K)m\xzT/ 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?
*82f{t] 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:
Ku6bY| ?.&]4z([ template < class Action >
>Ux5UD class picker : public Action
m'|{AjH
z6 {
U#=Q` public :
$vlc@]~d`& picker( const Action & act) : Action(act) {}
_wa1R+`_ // all the operator overloaded
H{Zfbb } ;
W'f{u&< ! }u'% Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
crV2T 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
4%h@K(iN qT(
3M9! template < typename Right >
}Wxu =b picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
<t9#~x#'b {
J(CqT/Au- return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
qla$}dnvc }
3GkVMYI }R.<\ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
_1D'9!+ 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=T,JAI t Ol8ma`}Nq3 template < typename T > struct picker_maker
j5lSu~
{
m791w8Vr typedef picker < constant_t < T > > result;
9UD~$_<\ } ;
2Z3c` /k template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
_7?LINF9 {
/UGH7srx typedef picker < T > result;
~(2G7x)
} ;
&"v h=Z- "Dbjp5_ 下面总的结构就有了:
0E9LZOw4T functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
Mz}yf5{f picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
-5 -X[`cF picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
joa|5v' 至此链式操作完美实现。
:b^\O #q`-"2"| 1:I47/ 七. 问题3
Z-(V fp4 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
MjIp~?* tOn_S@/r template < typename T1, typename T2 >
;U6z|O7L ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1-.UkdZ} {
X|Gsf=
1S return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
AplXl= }
vh8{*9+ :G#>): 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
mz\d>0F U. c hE~UQ template < typename T1, typename T2 >
B2UQO4[w struct result_2
(uBevU\ {
!o.l:Mr typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
*M*:3v
0 } ;
vO#4$, (/J$2V5- 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?
86J7%;^Xa 这个差事就留给了holder自己。
E}S)uI,gn I 2JE@? ?(Dk{-:T' template < int Order >
^:Vwblv( class holder;
tWkD@w`Lnn template <>
$E;`Y|r%WK class holder < 1 >
9OYsI {
g0-hN%=6 public :
_1w?nN' template < typename T >
`$|!h-" struct result_1
vJg|}]h>L {
}a= &o6= typedef T & result;
/`yb75 } ;
=k]Rze I template < typename T1, typename T2 >
<5*cc8 struct result_2
eup#.#J {
]kC/b^~+m typedef T1 & result;
^hOnLy2 } ;
j'lfH6_')e template < typename T >
v%t "N typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
$N[-ks2{@ {
Y$8
>fv return (T & )r;
3RpDIl`0 }
~Ein)5 template < typename T1, typename T2 >
lxTW1kr typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
D.G+*h@ g {
a@_.uD return (T1 & )r1;
#7OUqp }
3^kZydZCN } ;
<'H^}gQow #&vP(4p template <>
_iBNy class holder < 2 >
i>gbT+*E! {
oy90|.]G public :
3{o5AsVv template < typename T >
hamn9 struct result_1
vluA46c {
XYD}OddO typedef T & result;
)]Xj"V2 } ;
V6'"J template < typename T1, typename T2 >
gD0O7KO struct result_2
d)m+Hc. {
.{as"h-.O typedef T2 & result;
4}B9y3W:v } ;
7_>No*[ template < typename T >
(JS1}T typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
$<c0Z6f {
yRaB\' return (T & )r;
e2|2$| }
f1F#U@U template < typename T1, typename T2 >
Y*iYr2?; typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
l v]TE" {
f,Vj8@p)x return (T2 & )r2;
Tvr2K84l }
{f]K3V } ;
O:'UsI1Y j`1%a]Bwc L{xCsJ3d 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> >。
}9[E+8L1 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
\4y7! 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
hR"j[ CSx V^ return l(i, j) = r(i, j);
U1<EAGo| 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
]v7f9MC'\ der'<Q.U:k return ( int & )i;
f]H[uzsV return ( int & )j;
iTi]D2jC 最后执行i = j;
`Y`Ujr\6 可见,参数被正确的选择了。
n2\;`9zm _SM5x,Zd [4'C4Zl 6?nAO uNe5Mv|} 八. 中期总结
3B:U>F,]4 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:
U-(2;F) 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
o*H j E 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
VH1PC 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Eh\0gQ= e,/b&j*4th w[@>k@= 7!Z\B-_, -MZLkS U 6tXx--Nh 九. 简化
jt-Cy 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。
P]A>"-k 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
iD=VNf 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:
v[VUX69 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
7)sEW#d! +-*/&|^等
K:&FWl. 2. 返回引用。
kW>Q9Nc=V =,各种复合赋值等
](yw2c;me 3. 返回固定类型。
T-x1jC!B' 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
*het_;)+{ 4. 原样返回。
(6i)m
c( operator,
1SoKnfz{6 5. 返回解引用的类型。
L<bZVocOb_ operator*(单目)
]O2ku^yM 6. 返回地址。
)3g7dtq} operator&(单目)
ZGrjb22M 7. 下表访问返回类型。
?r"][< operator[]
sr%tEKba) 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
=)}m4,LA operator<<和operator>>
+-~hl ],vUW#6$N OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
6B
4Sd 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
^mr#t #[e F;p>bw template < typename Left >
DI O @Zo struct value_return
Q*|O9vu'D {
SiJ0r
@ template < typename T >
=/wAk0c^y struct result_1
i1RU5IRy|j {
tX)l$oRPr typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
b6%T[B B } ;
iR
j/Tm*T' #;GIvfW template < typename T1, typename T2 >
/rp.H'hC struct result_2
Gxk=]5<7 {
.U|e#t typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
V
{R<R2h1 } ;
[9S\3&yoh } ;
No8 ~~ PGZ .\i kb<Nuw 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Ezw(J[).C x 9}D2Ui 下面我们来剥离functor中的operator()
:<Z*WoEmt 首先operator里面的代码全是下面的形式:
n|`L>@aw, K$_ Rno" return l(t) op r(t)
lk8g2H
, return l(t1, t2) op r(t1, t2)
#q. Q tDz return op l(t)
gbNPD*7g9 return op l(t1, t2)
n]I_LlbY return l(t) op
Fhw:@@= return l(t1, t2) op
P7r?rbO" return l(t)[r(t)]
`c@KlL*!Q return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
^/`:o}7K7 J5Rr7=:*S 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
Iw(2D(se 单目: return f(l(t), r(t));
#W`>vd} return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
!Irmc*;QE 双目: return f(l(t));
9hG)9X4 return f(l(t1, t2));
Sqj'2<~W 下面就是f的实现,以operator/为例
w$ Lpuun{ s6<`#KFAg struct meta_divide
UEmNT9V {
S%n5,vwE template < typename T1, typename T2 >
(pXZ$R: static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
PZ2$ [s0W {
k]FP1\Y return t1 / t2;
aH<BqD[# }
Di{T3~fqU } ;
bv$g$ 5^'PjtW6 这个工作可以让宏来做:
-DDH)VO +f/G2qY!t #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
4~-"k{Xt template < typename T1, typename T2 > \
b}'XDw static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Qj(q)!Ku 以后可以直接用
.um]1_= \ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
dA-ik 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
< V) T_ (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。。。)
J \U}U'qP \[&`PD <(x[Qp/5P 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
1c);![O De`)`\U template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
+P,hT class unary_op : public Rettype
#I[tsly} {
>*rsR R Left l;
`9M:B& public :
+jD?h-] unary_op( const Left & l) : l(l) {}
[G:wPp.y S8;Dk@rr(y template < typename T >
")kE1D% typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
clK3kBh~& {
C!xq p
return FuncType::execute(l(t));
Z#.J>_u
) }
q:N"mp<% u
)+;(Vd template < typename T1, typename T2 >
>-rDBk
;K typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\(Z'@5vC {
g/ONr,l`- return FuncType::execute(l(t1, t2));
+@D [%l| }
g(xuA^~J } ;
Dg~r%F l1}=>V1 i6w LM-.) 同样还可以申明一个binary_op
@dE|UZ=( 9d{iq"*R template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
%RA8M-
d class binary_op : public Rettype
N@J "~9T {
}.O,P'k Left l;
[eL?O;@BD Right r;
0eq="|n^| public :
Q#NXJvI binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
B0I(/ 7 6wH]W+A template < typename T >
O o9 ePw7 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
A-<\?13uW {
CuRYtY@9 return FuncType::execute(l(t), r(t));
r@L19d)J }
Q?Vq/3K; @!/w'k8 template < typename T1, typename T2 >
vU&I,:72
H typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
HSHY0 {
P!yE{_% return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
4UD7! }
>mRA|0$ } ;
to~Ap=E 6QVdnXoG/ <a%9d<@m 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
v <1d3G=G 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
~oO>6 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
xaQ]Vjw 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。
("UcjB^62 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
"w]
Bq0 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。。。
R,[dEP 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
lN$#lyy 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
o= VzVg 下面是修改过的unary_op
E
O^j,x g /Zw^EM6c template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
3'WJx=0? class unary_op
l;^Id#N {
:'RmT3 Left l;
EGWm0 F_ nDx}6}5) public :
<PL94 gj{2"tE unary_op( const Left & l) : l(l) {}
c?oNKqPzg |fX
@o0H template < typename T >
6$-Ex struct result_1
t-_~jZ< {
0~{jgN~ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
"IbXKS>t } ;
M:V'vme)+ @{16j#'R template < typename T1, typename T2 >
9xL8 ];- struct result_2
M3-
bFIt {
F|\^O[#R typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
x*GGO)r
} ;
nxH+XHv KS%LX c(' template < typename T1, typename T2 >
iX4?5yz~< typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4DaLt&1 {
n$B SO return OpClass::execute(lt(t1, t2));
';"W 0 }
%D|p7& ,r\ template < typename T >
+\~.cP7[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r|2Y|6@ {
9m^"ca return OpClass::execute(lt(t));
ktX\{g! U }
G3O`r8oZcJ Gs^hqT;h } ;
Wj0=cIb n[$b k_S |HhqWja 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
J`/ t;xk 好啦,现在才真正完美了。
c*LB=;npI 现在在picker里面就可以这么添加了:
f5p>oXo4b Pi|WOE2 template < typename Right >
;"/[gFD5u picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
-Lh\] {
Ni]V)wGE; return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
=.197)e }
H+Dv-*i 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。
3ZRi@=kWz /'KCW_Q n.+%eYM< c:QZ(8d]L i*-[-hn-V 十. bind
~,j52obR6Z 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。
T](N
^P 先来分析一下一段例子
}6zo1" G Y? ?q8 Q+L;k
R int foo( int x, int y) { return x - y;}
"9W]TG bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
PvW {g5)S bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
\*] l'>x1 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。
(bpO>4(S 我们来写个简单的。
CG@3z@*?. 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
BPgY_f 对于函数对象类的版本:
45g:q !h\.w9o[ template < typename Func >
(I(?oCQ struct functor_trait
ZBw]H'sT {
FDfLPCQm typedef typename Func::result_type result_type;
@)[Q6w`x } ;
RsTz3]`yv 对于无参数函数的版本:
9g%1^$R ]Rah,4?9f template < typename Ret >
bYsK|n struct functor_trait < Ret ( * )() >
fC6zDTis8A {
z?T;2/_7 typedef Ret result_type;
6T*MKu } ;
^y"
#2Ov 对于单参数函数的版本:
&Pk #v uY 6]rt_#a template < typename Ret, typename V1 >
X/< zxM struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
~SKV% {
.`./MRC typedef Ret result_type;
7 'T3Wc } ;
(i..7B: 对于双参数函数的版本:
ylFoYROO \gz(C`4{j template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
..FEyf struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
$7J9Yzp?L {
2HA-q),6 typedef Ret result_type;
uJxT)m!/ } ;
dJYsn+ 等等。。。
"AN*2)e4 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
o2AfMSt. kwI[BF template < typename Func >
j!1
:+H_L struct func_return
,"6Bw|s {
& OO0v*@{ template < typename T >
g=G>4Ua3 struct result_1
.DX {
m5c=h typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
OKW}8 qM } ;
z@za9U`6i n 0/<m. template < typename T1, typename T2 >
e3o?=; struct result_2
zx#HyO[a {
mVaWbR@HS typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%:/@1r7o> } ;
H$D),s
gv } ;
<b
JF&, :mYVHLmea c{"=p8F_ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
{J&[JA\ ?nf !sJ'm template < typename Func, typename aPicker >
=6.4 class binder_1
/)+V(Jlu {
T`ofj7$: Func fn;
G 6r2
" aPicker pk;
j\hI, mc public :
d76nyQKK a:v5(@8 template < typename T >
LE@<)}Au^ struct result_1
QUQw/ {
Am'%tw
~ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
M6nQ17\{ } ;
b((>?=hh Jn :h;|9w template < typename T1, typename T2 >
S4ys)!V1V struct result_2
T]_]{%z {
"26=@Q^Y typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
\&8
61A; } ;
{s7
3(B" =)c^ik%F& binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
j^1Yz}6nR 4*U5o!w1{ template < typename T >
( IXUT6| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
C0K0c6A(4 {
n g,&;E return fn(pk(t));
luWr.<1 }
7g7[a/Bts template < typename T1, typename T2 >
GQH15_ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.&i_~?1[N {
v\Y8+dD return fn(pk(t1, t2));
zJ*(G_H }
-F$v`|(O+ } ;
Fp&tJ]=B. I/B *iW^ _
?o>i/ 一目了然不是么?
g)mjw 最后实现bind
4JO[yN *|4/XHi g\2/Ia+/@ template < typename Func, typename aPicker >
BjyV&1tRV! picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
$Ph#pM( {
6 h%,% return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
%,UTFuM` }
j 06mky V(5*Dn84 2个以上参数的bind可以同理实现。
}?)U`zF)7} 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。
p]eVby" @|PUet_pb 十一. phoenix
cj\?vX\V Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Ul<:Yt&nI Y|!m for_each(v.begin(), v.end(),
"wR1=&gk (
8l l}" do_
q o6~)Aws [
&_$0lIDQ cout << _1 << " , "
Qv
WvS9] ]
";U#aK1p .while_( -- _1),
o-
v#Zl cout << var( " \n " )
X> T_Xc )
`iNH`:[w );
Kw7uUJR mUNAA[0 L 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:
XI+GWNAmJ 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
Y#t9DhzFWo operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
$@HW|Y 那么我们就照着这个思路来实现吧:
eg1Mdg\a FnPn#Cv>* Itz[%Dbiq9 template < typename Cond, typename Actor >
YuUJgt .1 class do_while
wEF"'T {
z"c,TlVN3 Cond cd;
/|p\l" Actor act;
5gSe=|we*p public :
YU`}T<;bg template < typename T >
!l-Q.=yw struct result_1
YB1Jv[ {
4:=VHd typedef int result_type;
hTQ8y10a } ;
MCAWn
H `>- 56 % do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
D<gd) J=J!)\m template < typename T >
^4Uk'T7V typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-asjBSo*D {
skYHPwJdW do
VGf&'nL@, {
V-(*{/^" act(t);
if?X^j0 }
e>m+@4*sn while (cd(t));
t$3B#= return 0 ;
wBJ|%mc3TA }
R"yxpw } ;
;$67GK rvacCwI P(UY}oU 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
CofTTYl 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。
3a[ LM! 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。
,A5}HRW% 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。
i#aKW' 下面就是产生这个functor的类:
o)GesgxFa5 # w@FBFr@ 6:q,JB@i template < typename Actor >
YwS/O N class do_while_actor
&Oc
`|r* {
fRb Actor act;
/:v}Ni"6nF public :
`-.6;T}2U do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
D_?dy4\ <G0Ut6J> template < typename Cond >
f_Hh"Vh picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
8!b>[Nsc } ;
0#NbAMt p"6ydXn% IML.6<,(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。
CkRilS< 最后,是那个do_
S5:&_&R8[ 8>9MeDE $DaQM'- class do_while_invoker
:r2d%:h%2 {
}KYOde@ public :
kxR!hA8wv4 template < typename Actor >
v cUGBGX_& do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
=
c1>ja {
)5`~WzA return do_while_actor < Actor > (act);
4M!wm]n/%5 }
uzI-1@` } do_;
XgyLlp;,O 4:Oq(e_( 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
OrF.wcg 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
jZQ{XMF 最后来说说怎么处理break和continue
P'o]#Az 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。
^ p7z3ng 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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