一. 什么是Lambda
;Ss!OFK 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
2
'D,1F 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,
|r,})o> x{zZ%_F 9[&ByEAK vM!2?8bEFd class filler
E8"&gblg {
n}e%c B public :
Im!b-1 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
_G @Zn[v } ;
rPyjr(I"_ iM;Btv[| nTD%i~t~o 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:
MMC$c=4" QA;,/iw ` G3+e5/0 FE{c{G< for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
S;gy:n!t QKx(S=4jQ im9EV|; 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
WAR!#E#J7 $'_Q@ZBq *i#N50k*j' 67&Q<`V1*q 二. 战前分析
(|o@ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
\lQI;b;$ 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
pc@mQI F?]J`F\I vE8'B^h1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2|i1} /* --------------------------------------------- */
z;2& d<h vector < int *> vp( 10 );
?V+\E2 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
5S!j$_( /* --------------------------------------------- */
:p@jslD sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
V9}\0joM /* --------------------------------------------- */
K@%T5M4j int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
km5gO|V>m /* --------------------------------------------- */
5pDE!6gQ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
);}M"W8 /* --------------------------------------------- */
y=f.; for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
?E
V^H-rr @lWNSf 4|I;z Mt`LOdiC_ 看了之后,我们可以思考一些问题:
eN
</H.bm] 1._1, _2是什么?
NS`hXf 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。
Bw!J!cCj 2._1 = 1是在做什么?
&Ejhw3Nw 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。
bpU>(j 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。
oQV3 ,30lu a vO~w~u5 三. 动工
RrCG(Bh 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
3fpaTue|x ]+a~/ zA+0jhuG O;V^Fk( template < typename T >
.E+O,@?< class assignment
"M/) LXn:0 {
\),f?f-m T value;
ml^=y~J[ public :
B6TE9IoSb8 assignment( const T & v) : value(v) {}
5{+2#- template < typename T2 >
bx{njo1Mr T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
L'`Au/%S} } ;
LJb=9tp~ 4:Ju|g]O +cYDz#3% 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
YU+P+m2X 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
N#RC; st)v'ce, W.cc!8 $8 &Y(` class holder
_%Xp2`m {
z)v o public :
z^T;d^OJc template < typename T >
nHDKe)V assignment < T > operator = ( const T & t) const
IgwHC0W {
!s/qqq:g return assignment < T > (t);
D4y!l~_,%M }
Bfo#N31F} } ;
Whp`\E<< 6bjZW ~ <&+jl($" 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:
:eD-'#@$u /4+Q;
P static holder _1;
)F&.0 ' Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
|@1(^GX 0g=vMLi for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
+_*NY~ 而不用手动写一个函数对象。
]3='TN8aQF "x$L2>9 M[O22wFs eAI|zk6 四. 问题分析
M;3q.0MU 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。
pp1Kor 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。
4Y3@^8h&= 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
xhho{ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
q&&"8.w- 下面我们可以对这几个问题进行分析。
m*jE\+)=^ o$% KbfXO] 五. 问题1:一致性
*>zOWocxD 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?|
`^on`"\{u 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
:6)!#q'g ZBx,'ph}4 struct holder
F 2zUz[ {
)G, S7A //
kCz2uG)l template < typename T >
;=^J_2ls T & operator ()( const T & r) const
"SQyy {
NJd4( P return (T & )r;
gp 11/. }
Q7F4OS5b } ;
m8F
\ESL e];IQ| 这样的话assignment也必须相应改动:
MNTVG&h 33eOM(`D[ template < typename Left, typename Right >
*sB'D+-/ class assignment
+lFBH(o]X {
l*w' O Left l;
b%"/8rK Right r;
(vi^ t{k public :
y,1U]1TP assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
lFIaC} template < typename T2 >
=HIKn6C< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
;ZcwgsxTM } ;
G)b:UJa" :2NV;7Wke6 同时,holder的operator=也需要改动:
FqnD"]A ,aP5)ZN- template < typename T >
U
Rq9:{ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
fU%Ys9:wU {
};"_Ku4#- return assignment < holder, T > ( * this , t);
QZ7W:%r(4 }
Xa;wx3]t H=WB6~8) 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。
?5lO1( 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
\SwqBw HpUJ_pZ return l(rhs) = r;
o.|36#Fa 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。
o>d0R
w4h 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
b%@9j; N.E{6_{S template < typename Tp >
n[y^S3}%; class constant_t
Y:Lkh>S1Q {
*>W6,F7 const Tp t;
\}=W*xxB public :
xN>\t& c constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
n4XkhY| template < typename T >
s-x1<+E( const Tp & operator ()( const T & r) const
Kc1w[EQ {
fo/sA9 return t;
67}8EV!/k }
L.K| ]]u } ;
a5pM ~.] Pjvb}q= 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
rij%l+%@# 下面就可以修改holder的operator=了
~mah.8G
'aD"v> template < typename T >
Wie0r@5E assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
F8tMZ,: {
.ty2! . return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
gwg~4:W }
).u>%4=6 /Hm/%os 同时也要修改assignment的operator()
/J!hKK^k VTDnh*\5 template < typename T2 >
3?h!nVI+2J T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
g3%x"SlIU 现在代码看起来就很一致了。
k6@ C deV3 六. 问题2:链式操作
efHCPj 现在让我们来看看如何处理链式操作。
7hMh%d0d(_ 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。
_:Y|a> 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。
!&@t 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。
#jj(S\WY 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
4-'0# a m%"=sX7/9 template < typename T >
=Bh,>Kg struct result_1
G$Fo*;Fl {
mN R}%s
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
g}9heR } ;
[6.<#_~{ #zSNDv` 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:
m)6-D-&7 0CX9tr2J template < typename T >
r"x}=# b! struct ref
`\3RFr {
e(DuJ- typedef T & reference;
0s}gg[lj } ;
{ynI]Wj`L template < typename T >
+Bt%W%_X struct ref < T &>
Sv>CVp* {
PIQd=%?' typedef T & reference;
qla=LS\-A+ } ;
`r\/5|M +8|Xj!!*} 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
d=\\ik8 ,~l4-x., template < typename T >
l}g_< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Xo.3OER {
}J\7IsM& return l(t) = r(t);
C^U>{jf ! }
gMZrtK`< 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。
+= gU`<\ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
we*E}U4 z! k 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
7vGAuTfi/@ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Yc5)
^v _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
irB}h!@ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
]`h@[fYge 最后的布局是:
%5Elj<eHZ Add
= P$7
" / \
0\"]XYOH Divide 5
<
r b5' / \
+tYskx/ _1 3
EzCi%>q 似乎一切都解决了?不。
YsTF10 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
Ac
+fL 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
ukD:4sv OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
W7 T2j+] *tDxwD7 template < typename Right >
.^rsVNG assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
=`V9{$i Right & rt) const
S^i<_?nwg {
v:9Vp{) return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
MP
Q?Q]' }
LN'})CI8m 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
ET6}V"UD 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。
3|/zlKZz 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。
}~<9*M-P 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。
nqcD#HUv 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。
Et)j6xz/F 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?
reoCyP\!! 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:
7V~
gqum
?U~`'^@ template < class Action >
UX?S#:h class picker : public Action
-li;w
tCS {
>+ Im:fD public :
Thp!X/2O` picker( const Action & act) : Action(act) {}
8)}A}x // all the operator overloaded
+/#Lm#*nu% } ;
$1D>}5Ex FJsg3D*@J Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
?SoRi</1 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
hBW,J$B p;2NO& template < typename Right >
emS7q|^ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
>~G _'~_f {
@Y&(1Wl return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
wF['oUwHH }
$\nAGmp@ t@BhosR- Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
c 9zMI 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
k3e?:t 9 1tCe#*|95 template < typename T > struct picker_maker
nqib`U@" {
U+ief?;4F typedef picker < constant_t < T > > result;
{'f=*vMI } ;
hOcVxSc. template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
glNXamo {
{
%af typedef picker < T > result;
;J?zD9 } ;
mS-{AK 1jj.oa] 下面总的结构就有了:
R"JT+m functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
(V8lmp-F picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
SRyot:l
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Q$^Kf]pD 至此链式操作完美实现。
fq[,9lK 9m2Yrj93 <\5E{/7Tl 七. 问题3
"3uPK$ 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。
SBG.t: 9%bqY9NFd template < typename T1, typename T2 >
W}> wRy ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/y5a~3 {
+{{'3=x9 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
*JY2vq }
Q-$EBNz f`,isy[ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
FZJ sZeO "]1|%j template < typename T1, typename T2 >
2c8e:Xgv struct result_2
.h>tef {
7?~*F7F typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
4-\gha } ;
/Os;, g @:G#[>nKe 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
f\M;m9{( 这个差事就留给了holder自己。
soB5sFt&] !"
7ip9a sQr
|3}I( template < int Order >
4.i< `' class holder;
#p|7\Y template <>
3Qoa?* class holder < 1 >
ZHOh( {
tCP;IU$ public :
8j&LU, template < typename T >
'wP\VCL2> struct result_1
+Zo&c} {
H7R6Ljd?&S typedef T & result;
<S` N9a } ;
$_0~Jzt, template < typename T1, typename T2 >
]$
iqJL struct result_2
gye'_AR?k {
>KnXj7 typedef T1 & result;
]tDuCZA } ;
?Y#x`DMh template < typename T >
@m(ja@YC typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
;kiL`K {
!$^LTBOH3 return (T & )r;
"A%JT3 }
4"y1M=he template < typename T1, typename T2 >
9~C$C typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
:7Smsc"B! {
y6 _,U/9 return (T1 & )r1;
b'5L|1d }
q8e34Ly7 } ;
CLX!qw]@ + >ay%
!X@3" template <>
K\vyfYi class holder < 2 >
Z{J{6j {
C*1,aLSw public :
]W>kbHImz template < typename T >
9 54O=9PQ struct result_1
)M(-EDL>Qk {
2 K&5Kt/ typedef T & result;
SLMnEtyTS } ;
Hwm]l`E] template < typename T1, typename T2 >
O&De!Gx struct result_2
A +J&(7N {
` p)$7! typedef T2 & result;
G^=C#9c.m } ;
q+/7v9 template < typename T >
[qGj*`@C typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
982n G-" {
R#i{eE*WF return (T & )r;
\z>L,U }
,"Nfo`7 template < typename T1, typename T2 >
ag\xwS#i5H typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
{E+o+2L {
idh5neyL return (T2 & )r2;
} :8{z`4H }
vpl>
5 % } ;
3BWYSJ| y&$v@]t1 yw9)^JU8" 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> >。
.q^+llM 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
?* %JGz_ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Gh #$[5&` ",gWO8T return l(i, j) = r(i, j);
tE]0
#B)D< 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
MTxe5ob`$Q y.'5*08S0 return ( int & )i;
%qf ?_2v return ( int & )j;
W8R"X~!V 最后执行i = j;
_R?:?{r, 可见,参数被正确的选择了。
P,/=c(5\} )FnJLd Y^~Dr|5% )k}UjU`! >SR!*3$5 八. 中期总结
chr^>%Q_ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
D[ -Gzqh 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
hLf<-NM 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
7P$>T 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
xJ18M@"j i{
" g7 :n} NQzs 2!+saf^-, m$X0O_*A qz
.{[l 九. 简化
+7]]=e<[E 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
g~i%*u,Y< 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
+jPs0?}s 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
[9S? 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
R;68C6 4 +-*/&|^等
U:n3V 2. 返回引用。
KPcOW#.T =,各种复合赋值等
A=S_5y 3. 返回固定类型。
@!UuK; 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
]a}K%D)H 4. 原样返回。
,XJ
Xw(LM operator,
*$eMM*4 5. 返回解引用的类型。
sD[G?X operator*(单目)
Fuuy_+p@G 6. 返回地址。
W"a% IO%' operator&(单目)
3+j!{tJ
z2 7. 下表访问返回类型。
a$r<%a6 operator[]
L(bYG0ZI5C 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
(`
N@4w= operator<<和operator>>
V"T48~Ue j(|9>J*,~G OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
/Dl{I7W 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
XAb!hc
>)sB#<e template < typename Left >
TzJp3 struct value_return
pSvqGJU3 {
dfss_}R template < typename T >
4._U struct result_1
pW>?%ft. {
cR0OJ'w typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
-J$,W`#z } ;
~x:B@Ow CE'd`_;HLn template < typename T1, typename T2 >
>8*J ;(:W struct result_2
"?<$>\@;
q {
lLb"><8a typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
P'dH*}H } ;
Q,.[y"m9Y. } ;
dF?:&oP] !BocF<U E nF8|*}w 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
KG!W,tB f`dQ $Kh 下面我们来剥离functor中的operator()
bCv^za]P6 首先operator里面的代码全是下面的形式:
f""+jc1 F"k.1. return l(t) op r(t)
?Z]5
[ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
|@a.dgz, return op l(t)
/i${ [1 return op l(t1, t2)
p%8v+9+h2 return l(t) op
tocZO return l(t1, t2) op
y$f{P:!"{3 return l(t)[r(t)]
xMdbS4 &! return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
(H\)BS7#R eB$S d 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
l20fA-T
_I 单目: return f(l(t), r(t));
Y]ZNAR return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Vl0
J!JK_ 双目: return f(l(t));
=%}++7# return f(l(t1, t2));
m,,FNYW 下面就是f的实现,以operator/为例
YhVV~bvz* VOj{&O2c struct meta_divide
l Wa4X#~. {
K|n$-WDG} template < typename T1, typename T2 >
^WZcM#~TL static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
|)7dh B {
? ^EB"{ return t1 / t2;
Y~|C]O }
mkR1iY } ;
a<W[???m/M 1h"CjOp,7 这个工作可以让宏来做:
u9.x31^ -W^jmwM #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Zi0B$3iOb template < typename T1, typename T2 > \
:KJG3j?
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
S-M|
6fv 以后可以直接用
| m^qA](M DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
80p? qe 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
8b^v@|)N (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
xS4B"/ A 11w{`EM &s +DK` 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
<rO0t9OH qB`-[A9HPe template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
M=mzl750M class unary_op : public Rettype
&m>yY{be {
TTJFF\$? Left l;
m_
|:tU(t public :
(#dwIBBFt unary_op( const Left & l) : l(l) {}
F|eKt/>e kiW|h)w_,v template < typename T >
]/o0p typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MQ9Nn|4 {
(Hr_gkGtM return FuncType::execute(l(t));
Mn-f }
=`8%qh Z#+{ksU template < typename T1, typename T2 >
lHV&8fny typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
QWo_Zg0" {
|
JmEI9n2 return FuncType::execute(l(t1, t2));
aaN|g{pX }
w4: } ;
HG1)q\Xd syEWc(5 4oY<O 同样还可以申明一个binary_op
#s'UA!) 36NENzK template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Q:
H`TSR] class binary_op : public Rettype
!N`$`qAK {
G lz0`z Left l;
{HJzhIgCf Right r;
( 1 L9K; public :
4`x.d binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
'Xl_,;W] x6, #Jp template < typename T >
/EN3>25"# typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*1}UK9X; {
O#}'QZd' return FuncType::execute(l(t), r(t));
i; 8""A }
-P+@n)?T6 Ca SoR | template < typename T1, typename T2 >
7XZ5CX& typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
z,6X{= {
(8[et m return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
;*3OkNxa3 }
l5> H\ } ;
` )9nBZ 4K_ fN tWs ]Zd 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
tD G[}j 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
H %Cb DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
%R18 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。
E3pnu.;U:_ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
mfYY?]A*+ 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。。。
)1PZ# 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
X3C"A|HE9 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)
j k%MP6 下面是修改过的unary_op
j{.P'5e@pZ $VWeo#b template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
H5L~[\
5t class unary_op
j}0W|* {
SR,id B&i Left l;
X*Ibk-PUM !`u public :
SDdefB *rY@(| unary_op( const Left & l) : l(l) {}
~1x,m.f8 q,#j
* template < typename T >
k`LoRqF struct result_1
W?a{3B {
j@JhxCe1+R typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~Rs_ep'+Q2 } ;
rf2+~B{$, y7K&@Y template < typename T1, typename T2 >
hAPWEh^ struct result_2
8\z5* IPGs {
K$S:V=y%r7 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
8Ol#-2>k$ } ;
SF$]{
X Pj4WWK X template < typename T1, typename T2 >
-&PiD typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*z2G(Uac {
bCM&Fe0GM return OpClass::execute(lt(t1, t2));
o"O=Epg }
bITc9Hqc N5 BC<pu template < typename T >
K~j&Q{yws@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5dH}cXs {
*
u_nu> return OpClass::execute(lt(t));
zJp}JO }
R)>/P{A-P o80"ZU|= } ;
MYQZqlV %/l9$>{ 8>Y 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
-ZTe#@J 好啦,现在才真正完美了。
I~LN)hqd o 现在在picker里面就可以这么添加了:
P@gVzx)M pYtG%< template < typename Right >
}b9"&io picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
(x}>tm {
L* k[Vc return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
zEG6T * }
]0`*gKA 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{s&6 Y\7>>? 9:|z^r AlW0GK=N-p V SJGp` 十. bind
7Ao9MF- 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。
gWt}q-@nRR 先来分析一下一段例子
hdL/zW7] {K\l3_=5qb QEK RAPw int foo( int x, int y) { return x - y;}
`Yk~2t"V bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
#cB=](N bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
VO_! + 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。
2V6=F[T 我们来写个简单的。
c/l%:!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:
LRF_w)^[' 对于函数对象类的版本:
=oZHN, mWOW39Ku template < typename Func >
>]6f!;Rt struct functor_trait
:n'$Txf {
:%[=v(G[ typedef typename Func::result_type result_type;
"N"$B~W* } ;
9"KO!w 对于无参数函数的版本:
hf6=`M}>i \8Mn[G9TL template < typename Ret >
x-wIgo+ struct functor_trait < Ret ( * )() >
XCCh*qym {
m3Mo2};? typedef Ret result_type;
8(yZX4OH> } ;
hu?Q,[+o 对于单参数函数的版本:
Lk?%B)z Y ^s_v_s template < typename Ret, typename V1 >
|eN#9Bm struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
A1b</2 {
qJjXN+/D typedef Ret result_type;
G?:{9. ( } ;
b2}>{Li0 对于双参数函数的版本:
W62 $ HI v"nN[_T template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Bw;gl^:UG struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
.YV{w L@cB {
#nK38W# typedef Ret result_type;
-6 WjYJx } ;
_|f1q 等等。。。
qOA+ao 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
K U 2LJ_~Y s} 2TJa template < typename Func >
D{-h2=V struct func_return
RMinZ}/ {
s)Gnj; template < typename T >
IM.sW'E struct result_1
nkI+"$Rz0 {
p`/"e<TP typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
!n;0%"(FH } ;
HaJs)j Gv
'; template < typename T1, typename T2 >
xC3h m struct result_2
w %4SNR {
p>4tPI}bf typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Rm@#GP`
} ;
*QKxrg } ;
] !7%) 4Zz%vY 06ndW9>wD) 最后一个单参数binder就很容易写出来了
L]wWJL W''%{A/' template < typename Func, typename aPicker >
~m/nV81 class binder_1
Xk9mJ]31LC {
lk.]!K$} Func fn;
%7w=; ]ym aPicker pk;
w=NM==cLj public :
OQlmzg u|;?FQ$M template < typename T >
VI xGD#m struct result_1
[&_7w\m {
RIhu9W typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
d=`a-R0 } ;
968<yO] {6*$ yLWK template < typename T1, typename T2 >
5j8aMnv s struct result_2
(p19"p {
oo+i3af&7 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
PK C}!>2 } ;
rJjNoY mu#IF'|b binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
0+-"9pED>E 1c5+XCr template < typename T >
ae%Bl[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;mT|0&o># {
kM:Z(Z7$ return fn(pk(t));
Z\lJE>1 }
,6J{-Iu template < typename T1, typename T2 >
CP]nk0 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7 XNZEi9o {
7
KuUV!\h` return fn(pk(t1, t2));
~FP4JM,y6 }
Kw%to9eh) } ;
(:(Imk;9 .O yzM c-GS:'J{ 一目了然不是么?
:P2{^0$ 最后实现bind
:VkuK@Th` ;[qA?<GJ <?2g\+{s9 template < typename Func, typename aPicker >
v}cTS@0 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
_p^?_ {
>(?}'pS8 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
!W\za0p }
o+],L_Ab D`Cy]j 2个以上参数的bind可以同理实现。
GhJ<L3 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。
Y>J$OA: q1a*6*YB 十一. phoenix
T`zUgZ] Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
x/S:)z%X e 2"<3 for_each(v.begin(), v.end(),
z|M+
FHl$ (
+6~y1s/B[ do_
;s$,}O. [
9ZD>_a cout << _1 << " , "
+^6a$ N ]
MJ\^i4 .while_( -- _1),
euMJ c cout << var( " \n " )
#Dz. 58A )
r"_U-w );
^ g'P
H{68 5i0vli/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:
]/#3 P 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
yI{4h $c operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
`o4%UkBpM 那么我们就照着这个思路来实现吧:
N,3 )`Vm DqJzsk'd3 "C]v template < typename Cond, typename Actor >
c]/X
>8; class do_while
B*@0l: {
S4Q
fx6:~h Cond cd;
e"d-$$'e Actor act;
NiSyb yR$ public :
_x` oab0@ template < typename T >
8{-
*Q(=/ struct result_1
<WiyM[ep {
V;LV),R? typedef int result_type;
b Y2:g ) } ;
,k9xI<i O>@ChQF do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
O`^dy7>{U y$K[ArqX template < typename T >
oHPh2b0 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Yn_v'Os2 {
jtv<{7a do
J1u&Ga {
1YtbV3 act(t);
f
q&(&(| }
yog( while (cd(t));
J$^"cCMr return 0 ;
h( DmSW }
3E-dhSz:i } ;
xFScj0Y rYCIU df)S}}#H 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
3Viz0I<% 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。
rqWD#FB=z 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。
e9;5.m 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。
j,79G^/YG 下面就是产生这个functor的类:
Tr.u'b( mhgvN-? "h WB.w3w[f template < typename Actor >
ce<88dL class do_while_actor
s$Vz1B {
TtWWq5X| Actor act;
>sGiDK @ public :
"rnVPHnQR do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
W|L#Q/
RX r'<!wp@ template < typename Cond >
,UNnz&H+f picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
!y&<IT(\4 } ;
++!'6!l 0i>>CvAl} V4ybrUWK 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
or`D-x)+@ 最后,是那个do_
LlcH#L$ $ vBFs]h tx$`1KA class do_while_invoker
b?j\YX[e {
bo-lT-I public :
|Sv}/P- template < typename Actor >
`hDH7u!U. do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
HE:]zH {
(&1565 return do_while_actor < Actor > (act);
6(/*E=bOKV }
K*P:FCz } do_;
fD*jzj7o, &S=xSs:q. 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
>{{0odBF 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
!8I80:e_~ 最后来说说怎么处理break和continue
!>?*gc.< 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。
";Q}Gs} 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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