一. 什么是Lambda
:8OZ#D_Hl 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
ga`3 ( 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,
Ftr5k^! ')$+G152 4qk9NK2 U 9gmW&{6q class filler
!_Wi!Vr_ {
&wV]"&- public :
K57&yVX void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
\ZkA>oO". } ;
;XBI{CW ]iUxp+ h5^Z2:# 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:
,LnII w9bbMx ;<ZLcTL Eqj_m|@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
2%_vXo=I '!eKTC> B\o Mn 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
C)`Fv=]R H["`Mn7j2 MB~=f[cUnd A|<jX} 二. 战前分析
C@'h<[v`1v 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。
N u<_} 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
ci?qT,& 0|{u{w@!`
@fl-3q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
~
Q. 7VDz /* --------------------------------------------- */
qm"rY\: vector < int *> vp( 10 );
Q|#W#LV,K transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
q!|*oUW /* --------------------------------------------- */
$}!p+$ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
zN^n]N_? /* --------------------------------------------- */
+nJgl8'^y int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
2h5nMI]' /* --------------------------------------------- */
+lHjC$ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
t%E!o0+8Z /* --------------------------------------------- */
sTn<#l6 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
hHV";bk e,W%uH>X hpO`] [PNT\ElT 看了之后,我们可以思考一些问题:
?#}N1k\S 1._1, _2是什么?
=A83W/4 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。
pHLB = r 2._1 = 1是在做什么?
hEKf6# 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。
Z{]0jhUyNh 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。
7$CBx/X50) HTX?,C_ Brf5dT49 三. 动工
PoG-Rqe 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
XAF+0 x! X\{LnZ@r4 `erV$( M /`wvxKX template < typename T >
PHZ0P7 class assignment
@~^5l {
J IUx T value;
JB<Sl4 public :
um!J]N^ assignment( const T & v) : value(v) {}
Rh_np template < typename T2 >
O$_)G\\\m T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
]>=}*= } ;
/|C* -zOdU}91Ao bk;?9%TW 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
H[,i{dD 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
f4 P8Oz D1zBsi94D p@xf^[50k _m5uDF?[ class holder
2mVD_ s[` {
Enum/O5 public :
%4et&zRC template < typename T >
J^SdH&%Z assignment < T > operator = ( const T & t) const
a_f~N1kq {
WW4vn|0v return assignment < T > (t);
hT`J1nNt }
v+46QK|I& } ;
/:~\5}tW 6e9,PS +6HVhoxU# 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
[>8}J" k/#&qC>] static holder _1;
l;R%= P?'F Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Z}mLLf E #U!
_U+K for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
a,
k'Vk{ 而不用手动写一个函数对象。
oHd FMD@ \2N!:%k 2@'oe7E TC!Yb_H}gN 四. 问题分析
U>=Z-
T 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
FGigbtj` 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
WA)yfo0A 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
l? Udn0F 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
vK|E>nL 下面我们可以对这几个问题进行分析。
8@i7pBl@ xjfV?B'Y}V 五. 问题1:一致性
:W!7mna 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
]m
g)Q:d, 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
G&D7a/G\ ]
o*#t struct holder
PRu 6xsyA {
.7e2YI,S //
#hfXZVD template < typename T >
\KMToN&2 T & operator ()( const T & r) const
!=;+%C&8y {
@$S+ Ne[< return (T & )r;
S%bCyK%p }
& ?h#Z! } ;
s.bc>E0
27
]':A4_ 这样的话assignment也必须相应改动:
TSTl+W CtyoHvw+M template < typename Left, typename Right >
ciBP7>':: class assignment
h`KFL/fT {
hn5h\M? Left l;
G`SUxhC k Right r;
K0-ypU*P public :
_ky,;9G] assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
5]KW^sL template < typename T2 >
%<k2#6K T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Gw>^[dmt! } ;
FQu8vwV6> d4u}) 同时,holder的operator=也需要改动:
t2/#&J] 6IBgt!=, template < typename T >
#pP[xE"Y assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
R)_%i<nq\ {
fol,xMc& return assignment < holder, T > ( * this , t);
PmkR3<=leg }
\Jx04[= KK&rb~ 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。
"'c
A2~ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
X
iS1\* f,h J~ return l(rhs) = r;
h].<t& 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。
$Z.7zH 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
@Z*W Dd'm U template < typename Tp >
>.Chl$)< class constant_t
YLqGRE`W {
$bW3_rl%X const Tp t;
f\]sz?KY public :
_,p/l&< constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
$+P>~X) template < typename T >
i!J8 d" const Tp & operator ()( const T & r) const
S=5<^o^h3 {
OVm\ return t;
|v \_@09= }
/xsF90c\h } ;
.Zn^Nw3 l==`` 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
.u*0[N 下面就可以修改holder的operator=了
S?> HD| Z kE:nsXI
) template < typename T >
< Wfx+F assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
PPb7%2r {
D?;"9e% return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
~Mx!^ }
#xho[\ (61EDKNd9 同时也要修改assignment的operator()
G9Y#kBr .X@FXx& template < typename T2 >
)Ub_@)X3%l T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
_7H7
dV 现在代码看起来就很一致了。
!k6K?xt 7op`s5i 六. 问题2:链式操作
&+cEV6vb+ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
iIMd!Q.)@ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
lpQSup 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
=y
[M\m 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
.n#@$
nGZ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
T ?$:'XJ 5]NqRI^0 template < typename T >
{9?Jj A struct result_1
uD}2<$PP {
W}m)cn3@ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
iL7DRQ1 } ;
R9'b-5q 0+?7EL~ 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:
OBMTgZHxv /j4P9y^]= template < typename T >
".W8) struct ref
)k\H@Dy%$ {
+1uF !G&l typedef T & reference;
XlV0* }S } ;
U7K,AflK?M template < typename T >
hWM<
0= struct ref < T &>
mtJ9nC {
x}_]A$nV typedef T & reference;
Zo|.1pN } ;
I%r{]-Obr- >[9J?H 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
9{(.Il J> d9B]fi} template < typename T >
GR
+[UG typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
z2MWN\?8 {
eFaO7mz5V% return l(t) = r(t);
"]"|"0#i }
|bq$xp 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。
v9:9E|,U+ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
RZHd9v$ 2[Z,J%:0 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
N!ls j
\- _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
!
='rc-E _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
'JCZ]pZ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
>64P6P;S 最后的布局是:
uEktQ_u[ Add
qCljo5Tq' / \
U@HK+C"M| Divide 5
v16JgycM / \
n2]/v{E;/ _1 3
hM;lp1l 似乎一切都解决了?不。
<QA6/Ef7 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。
Jl5c
[F 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。
XWUWY 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:
/LvRP yj@ jE}33" template < typename Right >
&^#VN%{ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
H7d/X Right & rt) const
/DK"QV!]s {
mzeY%A<0^ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
bL'aB{s }
#pb92kA' 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
e4!:c^? 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。
}])oM|fgO 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。
)\eI;8 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。
%+j8["VEC 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。
lBK}VU^ 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?
:[O
8 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:
lwrCpD. ,quoRan template < class Action >
L;*ljZ^c class picker : public Action
3on7~*
{
{zn!vJX public :
f|B=_p80 picker( const Action & act) : Action(act) {}
JBXrFC; // all the operator overloaded
LS7, a| } ;
n\xX}, y0#u9t"Z; 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。
=T(6#" 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:
N>XS=2tzN l|/ep:x8 template < typename Right >
P!H_1RwXKC picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
*1v[kWa? {
Y"~gw~7OD return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
^lA=* jY( }
[P&7i57 E~]R2!9 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
9fhsIe
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。
pi
Z[Y
5OE MCS8y+QK template < typename T > struct picker_maker
;D:9+E<>a {
\HKxh:F' typedef picker < constant_t < T > > result;
YL]Z<%aKt } ;
5Ow[~p"l< template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
vR s,zL$W {
hp#W9@NR typedef picker < T > result;
8n'B6hi } ;
(Tn- >).AO do*EKo 下面总的结构就有了:
|N%fMPKa 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。
In18_bc 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。
U.DDaT1 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
M%ICdIc' 至此链式操作完美实现。
6^eV"&+@ 77\]B 8,C*4y~ 七. 问题3
y~q8pH1
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。
T)H{ H5Z$*4%G template < typename T1, typename T2 >
$,,op( ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Jtr"NS?a] {
~/98Id}v return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
L3@82yPo! }
/J=v]<87a RxI(:i? 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:
v^#~98g] W3MU1gl6k{ template < typename T1, typename T2 >
wE? 'Cl struct result_2
KwPOO{4]g {
B" !l2 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
aX5
z&r:{ } ;
.P[ _<8 - `p4-J!Fy 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?
] Hzt b 这个差事就留给了holder自己。
L*&p! IIn"=g=9 G/7cK\^u template < int Order >
?d{Na=O\ class holder;
xx#zN0I>-y template <>
hw=
Ft4L class holder < 1 >
3HcQ(+Z {
b:tob0TB public :
0=AVW`J template < typename T >
BT}!W`
struct result_1
!,6c ~ w {
~N<4L>y< typedef T & result;
z([ v%zf } ;
X]wRwG template < typename T1, typename T2 >
3'cE\u struct result_2
whi`Z:~ {
23Nw!6S typedef T1 & result;
\$*7 >`k } ;
]x(e&fyHB template < typename T >
5N/%v&1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
D ,o}el {
^/\Of{OZ- return (T & )r;
PH+S};Uxv }
Qo;zHZ' template < typename T1, typename T2 >
VJickXA typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Rb%8)t
x {
auK?](U return (T1 & )r1;
'VzP}; }
q|!-0B@ } ;
e=B|==E10M {>DEsO template <>
qz0;p=$8Z class holder < 2 >
HY&aV2|A1 {
A8uVK5 public :
M%2+y5 template < typename T >
?0v-qj+ struct result_1
NbgK@eV}+{ {
=a@j= typedef T & result;
x{n`^;Y1 } ;
DAcQz4T` template < typename T1, typename T2 >
4QvsBpz@ struct result_2
eU".3`CtY {
?o81E2TJO typedef T2 & result;
gW)3e1a } ;
a@@)6FM template < typename T >
* +"9%&? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
5|o6v1bM {
wr$M$i: return (T & )r;
j4jTSLQ\ }
=g9*UzA"O template < typename T1, typename T2 >
|=`~-i2W typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
/aZ+T5O {
VUPXO return (T2 & )r2;
"alyfyBu'M }
x4;"!Kq\ } ;
?[g=F <r "Zl5< fI{&#~f4C 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> >。
T
6)bD& 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
b{L/4bu 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
r:f[mk"-"A S-
pV_Ff return l(i, j) = r(i, j);
K/i*w<aPb7 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
`6lr4Kk @R V^3L3|k return ( int & )i;
]xRM&=)< return ( int & )j;
\m(VdE 最后执行i = j;
K{|p~B 可见,参数被正确的选择了。
2R;}y7{ @D{KdyW PsnWWj?c @k,z:~[C= /Z~<CbKKl 八. 中期总结
wy0tgy(' | 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:
8$6Y{$&C 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
/?@3.3sl_ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
pGJ>O/% 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
uE%r/:!k4$ ([SU:F!uW( }001K sf)EMh3Z L ^q""[ w80oXXs[# 九. 简化
,l!Ta" 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。
_FH`pv 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
B8f8w)m 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:
_P0T)-X\( 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
s5CXwM6cx +-*/&|^等
DJ'zz&K 2. 返回引用。
coW:DFX =,各种复合赋值等
&;^YBW :I 3. 返回固定类型。
}=< 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
YC++&Nk 4. 原样返回。
Z/k:~%|E operator,
h"X;3b^ m 5. 返回解引用的类型。
&,zq%;-f operator*(单目)
kD=WO4} 6. 返回地址。
,{M^-3C operator&(单目)
)'l:K.F 7. 下表访问返回类型。
j[`j9mM8 operator[]
/N =b\-] 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
6 :b!F operator<<和operator>>
&e @2 TE3lK(f 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。
d,+Hd2o^X 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
B2>H_dmQ ;LcZ`1 template < typename Left >
`[f*Zv w struct value_return
L
6c 40 {
?9e_gV{&; template < typename T >
O_`VV* struct result_1
}Yb[ {
^E;kgED5 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
pMw*9sX } ;
IwQ"eUnK eD,.~Y#?= template < typename T1, typename T2 >
_zY#U9 struct result_2
&dqLP95 {
ur)9x^y typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Of*Pw[vD } ;
&S~zNl^m } ;
_
TiuY wH>a~C: VCV"S>aVf 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Q-_N2W? CAfGH!l! 下面我们来剥离functor中的operator()
Sc\*W0m 首先operator里面的代码全是下面的形式:
u(@$a4z '))0Lh
l return l(t) op r(t)
zd2)M@ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
I(i}c~R return op l(t)
aOlT;h return op l(t1, t2)
KaPAa:Q return l(t) op
:flx6,7D return l(t1, t2) op
@i2E\} return l(t)[r(t)]
CDsSrKhx return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
J l(&!?j :ci5r;^ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
\hTm)-FP 单目: return f(l(t), r(t));
&5\iM^ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
dG@%jD) 双目: return f(l(t));
C[ NSkr return f(l(t1, t2));
Lt u'W22 下面就是f的实现,以operator/为例
?9!6%]2D CyJEY- struct meta_divide
95ZyP! {
ni.cTOSx template < typename T1, typename T2 >
nCUg,;_= static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
v\c>b:AofD {
e%svrJ2 return t1 / t2;
eWCb73 }
`#rL*;\uV } ;
<CS(c|7 l{5IUuUi 这个工作可以让宏来做:
"sS}N%! 1Ir21un #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
k
Z?=AXu template < typename T1, typename T2 > \
6/5YjO|a static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
F0GxH? 以后可以直接用
(l\1n;s*B DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
!\-{D$E?H 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
+9M^7/}H (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。。。)
:0Bq^G"ge \HqNAE2T t)~"4]{*}D 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
@@R7p ,BH@j%Jmy template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
BBaQ}{F8>2 class unary_op : public Rettype
APvDP? {
W<bGDh Left l;
@P#N2:jwj public :
w^Sz#_2 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
CNih6R #*D)Q/k template < typename T >
|t^E~HLm, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O9G[j=U {
SON-Z"v return FuncType::execute(l(t));
+NeOSQSj }
(uXL^oja vq0Vq(V= template < typename T1, typename T2 >
5yd MMb typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
lNz7u:U3 {
_tiujP return FuncType::execute(l(t1, t2));
:y+2*lV }
rNrxaRQ } ;
RmI]1S_= <lgYcdJ u8'Zl8g 同样还可以申明一个binary_op
)Lk639r QiQ_bB!\ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'KP@W9j class binary_op : public Rettype
n&L+wqJ {
4;w;'3zq Left l;
sQ=]NF)\ Right r;
hB"fhX public :
tWJZoD6}h binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
2POXj!N 2V"B:X\ template < typename T >
v:f}XK< typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]%hn`ZJ {
s6H]J{1F return FuncType::execute(l(t), r(t));
RM]\+BK }
o\[~.";Z NokU)O ;x template < typename T1, typename T2 >
`[z<4"Os typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
KT_!d * {
SOs:]U-T3 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
SbND
Y{5RO }
!F*5M1Kjd } ;
c'^?/$H| \MsTB|Z Umz KY 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
<5-[{Q/2z 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
%<)2/|lCd DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
<C_jF 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
w;;BSJ]+[ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
|EIng0a 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
9/{(%XwX 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
~,d,#)VE2q 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
"LHcB]^< 下面是修改过的unary_op
s28`OKC} !Xh=k36 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
g$":D class unary_op
#9B)Xx!g {
J; 3{3 Left l;
O%Scjm-^X y_'Ub{w public :
j?A/# &D>G8 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Nu0C;B66 |Z|-q"Rf template < typename T >
|+"<wEKI struct result_1
niiA7Ux {
Z EXc%-M typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
-0d0t! } ;
QMA%$ % "kPvI3Y template < typename T1, typename T2 >
xN>npP
struct result_2
P#E &|n7DT {
w~.f typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
N/[p < } ;
#=D) j :<ka3<0% template < typename T1, typename T2 >
<vnHz?71c typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
b1?#81 {
teOe#* return OpClass::execute(lt(t1, t2));
s6ZuM/Q }
jG6]A"pr \n" {qfn`r template < typename T >
j>*S5y.{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=4vy@7/ {
8&;UO{ return OpClass::execute(lt(t));
b
IH; }
a:+{f& _U$<xVnP } ;
wJg1Y0nh W$QcDp]#p} [NQOrcAQ 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
$[9%QQk5<L 好啦,现在才真正完美了。
n+!
AnKq 现在在picker里面就可以这么添加了:
Gn22<C/ E_gD:PPU5 template < typename Right >
t![7uU.W picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
'UkxS b {
BmBj7 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
g-qP;vy@"q }
&d9{k5/+\ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
c4!^nk] osciZ'~ [N FFB96 yxonRV$& LO'**}vm 十. bind
-Q2, " 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。
cy*?&~; 先来分析一下一段例子
*EI6dD" 5VRYO"D: /xG*,YL/q int foo( int x, int y) { return x - y;}
'z
); bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
HPpR. bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
SEORSS 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。
S,D8F&bg 我们来写个简单的。
"lQ*1.i 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Pl(Q,e7O] 对于函数对象类的版本:
FRcy`) Twh!X*uQ template < typename Func >
D,m]CK' struct functor_trait
;1#H62Z* {
c@YI;HS_g typedef typename Func::result_type result_type;
gep;{G} } ;
g6nkZyw 对于无参数函数的版本:
du+y5dw k2E0/ @f{k template < typename Ret >
zFfoqb#*g struct functor_trait < Ret ( * )() >
R= a|Blp {
liEPCWl& typedef Ret result_type;
O[# 27_dH } ;
d[r#-h>dS 对于单参数函数的版本:
kTKq/G,Ft 01[NX? qEa template < typename Ret, typename V1 >
:Y-{Kn6`_ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
z+x\(/ {
2Fy>.*,? typedef Ret result_type;
Wi>!{.}%A } ;
tv>>l% 对于双参数函数的版本:
CF&NFSti^ dL:-Y.?0M template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
})uGRvz struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
9s_vL9u {
xrlmKSPa typedef Ret result_type;
=nz}XH%= } ;
QS0:@.}$E) 等等。。。
g"Ljm7 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
+
r!1<AAE$ *?o{9v5}( template < typename Func >
/`9sPR6e struct func_return
avjpA?Vz {
0WT{,/> template < typename T >
hhb?6]Z/ struct result_1
#btLa\HJ {
UYFwS/ RW} typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[N1hWcfvd } ;
)_a~}
U]=. b`L%t:u{d template < typename T1, typename T2 >
Vw[ 6t>` struct result_2
gHhh>FFAq {
Tfh 2. typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
FE" y\2} } ;
o5xAav"+> } ;
`))\}C@k H|,Oswk~-
zG+R5: 最后一个单参数binder就很容易写出来了
33jovK2 `{,Dy!rL template < typename Func, typename aPicker >
1D16 class binder_1
]e>RK' {
~+bv6qxg]\ Func fn;
{zQS$VhXr aPicker pk;
&-s'BT[PGq public :
O#&c6MDB: 0ph{ template < typename T >
.tkT<o-u<J struct result_1
pnMEB,) {
MzPzqm< typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
hbU+Usx } ;
r~+\
Y"rM |\_^B template < typename T1, typename T2 >
[qdRUV' struct result_2
~jK{ ,$:= {
t(GR)&>.2 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
pp.6Ex
(R } ;
6)z?f4, ]DZE% binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
{)DHH:n (* 1v\Q template < typename T >
RZ6xdq}> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6Ztq {
F&])P-
!3 return fn(pk(t));
c<uN"/gi* }
'#LQN<"4 template < typename T1, typename T2 >
'sLiu8G typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
z?>D_NLX6 {
:1 (p.q= return fn(pk(t1, t2));
$|]" W=h }
e`d%-9 } ;
;GVV~.7/ $jm>:YD FvN<<&B 一目了然不是么?
{D!6%`HKV+ 最后实现bind
Op"M.]# o8zy^zN$6 \|]Z8t7 template < typename Func, typename aPicker >
uMut=ja(U picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
DjI3?NN {
\I["2C]3M return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
S5KEXnjm }
hj ]BtbWKJBqe 2个以上参数的bind可以同理实现。
6}4'E 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。
ak->ML z ?[r 十一. phoenix
BJgW,huLy Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
53c 0
E T|6jGZS^|W for_each(v.begin(), v.end(),
{D?50Q (
WJNl5^ do_
3 N7[.I>A [
M~WijDj cout << _1 << " , "
LUH" ]
s"9`s_p`d .while_( -- _1),
b3S.-W{p. cout << var( " \n " )
8%%f%y )
.~Fp)O:! );
u)3 $~m~ &=<x#h- 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:
g8Q5m=O* 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
!Gu%U $d operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
N>Eqj>G 那么我们就照着这个思路来实现吧:
`(v='$6} O=v#{ [ -od!J\KCy template < typename Cond, typename Actor >
N B\{' class do_while
!:|TdYrmj {
y;t6sM@ Cond cd;
E Q4KV Actor act;
&LF`
W public :
"]oO{'1X template < typename T >
AX?fuDLs struct result_1
I8+~ &V} {
[cTe54n typedef int result_type;
%STliJ } ;
*+TH#EL2 } X^|$ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
%{(x3\ *& nL$x|}XAcj template < typename T >
:ml2.vP typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\Y|~2Ls8tu {
~/ 8M 3k/ do
4(Ov1a> {
.!1S[ act(t);
5k6mmiaKk }
<'fdkW while (cd(t));
&;XAuDw4+i return 0 ;
Eo\UAc }
j.*VJazb; } ;
KhCzD[tf TMs,j!w?I lc2 i`MC 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Z4A!U~ 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。
W%.v.0 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。
L KCb_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。
U\veOQ;mW 下面就是产生这个functor的类:
rsF\JQk J4"mK1N( -+7uy.@cS template < typename Actor >
VtzI9CD class do_while_actor
1"pI^Ddt {
%V1Z~HC Actor act;
a-"k/P# public :
$we]91(:: do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
1iX)d)(b DUL4noq{ template < typename Cond >
z-@=+4~ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
lqowG!3H } ;
2u"7T_"2D wO:Sg=, Vs)--t 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
}w/;){gu 最后,是那个do_
Vo9F 4-kZJ\] rwniOQe class do_while_invoker
I.Y['%8,5~ {
l"q1?kaVg public :
[F_/2+e template < typename Actor >
HxBm~Lcqy do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
:d0Y%vl {
J0
k return do_while_actor < Actor > (act);
SFb{o<0 = }
KJ?y@Q } do_;
\.f}W_OF >Jw6l0z 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
+&X%<S
W 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
xy8#2 最后来说说怎么处理break和continue
/Y&02L%\3s 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。
F$Ca;cP" 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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