一. 什么是Lambda
p^u:&Quac 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
@gtQQxf" 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,
.}`Ix'. 6(e>P) :\}(&
> 2[;_d;oB @ class filler
QVE6We {
nQ L@hc public :
S[T8T|_ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Qdp)cT } ;
B~du-Z22IZ %!L9)(}" Ib0ZjX6 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:
nJLFfXWx 8Bg;Kh6B \r>6`-cs] k: ;WtBC6j for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
5P$4 =z91 Ip]KPrwp 1>&]R= 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
9<)NvU^-r (Clkv 4 N7^? eNu7~3k} 二. 战前分析
:#~j:C| 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
++#5 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
{GcO3G#FZ ~| 6[j<ziL K}U-w:{ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
WSY}d
Vr /* --------------------------------------------- */
PAOJ\U vector < int *> vp( 10 );
SC])?h-Fw transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
9!DQ~k% /* --------------------------------------------- */
H]jhAf<h sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
vFK<J Sk! /* --------------------------------------------- */
j9OG\m int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
d&s9t;@= /* --------------------------------------------- */
O5t[ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
O s.4) /* --------------------------------------------- */
4I?^ t" for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
5lT*hF 4X(H; CC^'@~)? |qZ1| 看了之后,我们可以思考一些问题:
AZ}Xj>= 1._1, _2是什么?
Bng@-#`/ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
yEj^=pw 2._1 = 1是在做什么?
`I5wV/%ib 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
-8rjgB~."/ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
R+,u^;\ KFkoS0M5| XNu^`Ha 三. 动工
f:.I0 ST 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
X/M4!L}\ _OC<[A *GN#
r11d ?#YE`] template < typename T >
3gj+%%!G\ class assignment
_Z,\Vw:\F {
{3{"8-18 T value;
^B2
-) public :
M_w<m assignment( const T & v) : value(v) {}
fLm*1S|%\ template < typename T2 >
|WdPE@P T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
3J438M.ka } ;
yD6[\'% gy9U2Wgf| _1L![-ac 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
}:*]aL<7_ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
x*&|0n.D Ziu]'# nSAdCJ;4 wtV#l4 class holder
X<; f {
g]yBA7/S" public :
fku<,SV$O4 template < typename T >
4^OY
C assignment < T > operator = ( const T & t) const
%lGfAYEM= {
TSWM
|#u': return assignment < T > (t);
cXOK)g# }
&7wd?)s } ;
@\P;W(m.i pDCeQ6? KX7>^Bt&k 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:
6,9>g0y'NG ;<2G static holder _1;
4G>H Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
U,- 39mr h"lv7;B$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Ev(>z-{F 而不用手动写一个函数对象。
'B0{_RaTb Gvqxi| T+K):ug P{+T<bk| 四. 问题分析
8j\cL' 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。
\:ak '' 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。
|(LZ9I 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
dg"3rs /?A 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
J9iy 下面我们可以对这几个问题进行分析。
X;c'[q tX %5BTv 五. 问题1:一致性
>!1. 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?|
Jrpx}2'9:a 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
25[I=ZdS MsGM5(r:b struct holder
C"T;Qp~B {
,.1Psz^U //
Y@ksQ_u template < typename T >
qd)/9*|Jl T & operator ()( const T & r) const
krvp&+uX {
I \[_9 return (T & )r;
|! E)GahM }
:'l^kSP_*C } ;
thM4vq hPePB= 这样的话assignment也必须相应改动:
364`IC( a 9g"2^^wD template < typename Left, typename Right >
i||]V*5n class assignment
wN-d'-z/rd {
scou%K Left l;
m~d]a$KQ5- Right r;
'd$P`Vw: public :
PFne+T!2F assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
$$5aUI:$~$ template < typename T2 >
T
iiW p!mX T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
H>B&|BO_[ } ;
{Um)15K wlk4*4dKn 同时,holder的operator=也需要改动:
L(-b@Joh 5Qn
' template < typename T >
b@f$nS
B assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
E:}r5S)4 {
A.F738Zp{Z return assignment < holder, T > ( * this , t);
:~T99^$zA }
,\n&I( DBD%6o>]K 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。
&NoS=(s, 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
D9
|n)f MET' (m return l(rhs) = r;
$79=lEn, 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
iQ
fJ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
0rDh}<upjk i/ )am9 template < typename Tp >
a\E:sPM'> class constant_t
g/+C@_&m {
1Y@Aixx const Tp t;
Qqvihd public :
W!&'pg constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
f@DYN!Z_m template < typename T >
h=kh@}, const Tp & operator ()( const T & r) const
`A^"%@j {
C:C}5<fkx return t;
DB:+E|vSD }
/.M N } ;
;1.,Sn+zO _Khc3Jo 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Z99>5\k 下面就可以修改holder的operator=了
D.Q=]jOs M#VE ]J template < typename T >
/ZPyN<@ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
`~Zs0 {
<|+Ex return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
C/kW0V7 }
"C19b:4H OJ$]V,Z00x 同时也要修改assignment的operator()
-[!P!d= *ikc]wQr$ template < typename T2 >
-~ Mb T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
5Z\#0":e 现在代码看起来就很一致了。
ws|;` L>%o[tS 六. 问题2:链式操作
#9xd[A: N 现在让我们来看看如何处理链式操作。
m{uxIza 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。
)3w@]5j 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。
% !>I*H 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。
fhp<oe>D 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
h`k"A7M /[)qEl2]K template < typename T >
5sJJGv#6 struct result_1
rIhl.5Y {
i2(1ki/|O typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
s,n0jix@ } ;
^!z[t\$ <$~mE9a6 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
F\k+[`%{ hn=[1<#^( template < typename T >
5v}8org struct ref
Vq;A>
{
,7NZu0 typedef T & reference;
V8-oYwOR } ;
Upd3-2kr&J template < typename T >
#K Xa&C struct ref < T &>
;b(p=\i {
8C~]yd typedef T & reference;
MP 2~;T}~ } ;
"7V2lu :8+Ni d) 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
1/-43B )ZqJh template < typename T >
#w-xBM
@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
tAte)/0C {
lh D,\3/O return l(t) = r(t);
9Fm"ei }
e9[|!/./5 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
5qoSEI-m 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
ANSFdc KiOcu=F 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
:WL'cJ9a _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
#x3ujJ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
FE!lok +5 调用divide的对象返回一个add对象。
sHl>$Qevz 最后的布局是:
3?Pn6J{O Add
#ap9Yoyk\ / \
WT`4s Divide 5
ixQJ[fH10 / \
aj,T)oDbt6 _1 3
J6G(_(d 似乎一切都解决了?不。
E7)=`kSl 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。
_Bp1co85MQ 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。
_b.qkTWUB 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:
Adgc%
.# H0SQ"? template < typename Right >
? Cg>h assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
pL%r,Y_^\x Right & rt) const
{=-\|(Bx {
uDSxTz{ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
wqW0v\ }
*b}lF4O? 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
L^4-5`gj 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。
$N=N(^ 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。
Ox'/`Mppw 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。
mL`5 uf 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。
Eb>78k(3I) 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?
(S`2[.j 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:
mzc
4/<th `o?Ph&p} template < class Action >
(%o2jroQ# class picker : public Action
0`A~HH} {
X2i}vjkY public :
${nX:!) picker( const Action & act) : Action(act) {}
3LTcEd // all the operator overloaded
n`
TSu$ } ;
o9S+6@ Kmv+1T0, 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。
9Xo[(h)5d 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:
*[R
eb% j>/ ,$H template < typename Right >
[mr9(m[F picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
m7GR[MR
{
u=/CRjot return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
pOkLb
# }
JiU9CeD3 ?8mlZ
X9C Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
U}l14 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
zf>5,k'x'A FwZ>{~?3 template < typename T > struct picker_maker
~/ilx#d {
^F"iP7 typedef picker < constant_t < T > > result;
D.6,VY H } ;
-+em!g' template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
'EfR|7m {
_ _>.,gL7 typedef picker < T > result;
:4T("a5aM } ;
gOK\%&S] [e4]"v`N 下面总的结构就有了:
?
j
9|5* functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
rJInj>|{= picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
%9#gB picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
:BGA. 至此链式操作完美实现。
D\YE^8/ !GQ\"Ufs> vuFBET, 七. 问题3
|s)?cpb 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
2',w[I
\S)2 template < typename T1, typename T2 >
z5X~3s\dP ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
q;wLa#4)J {
"A)(" return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
xN@Pz)yo }
R1W}dRE} <JwX_\?ln 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
EK$Kee}~ vHE^"l5 v template < typename T1, typename T2 >
K!mOr struct result_2
&h,5:u {
aRJ>6Q} typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
N8`4veVBx' } ;
DF{Qw@P! 6 Ik,zQL 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?
leiW4Fj 这个差事就留给了holder自己。
N9rBW O!Z|r? 56Z\-=KAU template < int Order >
a3>zoN class holder;
GBC*>Y template <>
5]1h8PW!Y class holder < 1 >
xyE1Gw`V {
{A o,t+j public :
9lo[&^< template < typename T >
'snYu!`z
struct result_1
B,(Heg {
0J8K9rP;z typedef T & result;
n!E2_ } ;
T=YzJyQC) template < typename T1, typename T2 >
**[Z^$)u(
struct result_2
X{-9FDW {
9OfFM9(: typedef T1 & result;
=[<m[.)i } ;
g+C!kaC) template < typename T >
S?0)1O typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
$,hwU3RVxc {
ozr9>b>M return (T & )r;
2`=6 %s
}
:;!\vfZbU template < typename T1, typename T2 >
#DkD!dW(l typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
t=#Pya {
t%r :4, return (T1 & )r1;
?oiKVL"7 }
'~wpP=<yyF } ;
v}v 5 ,A5) <} template <>
]> Y/r-! class holder < 2 >
L {ymI)Y^ {
XO
F1c3'H public :
#m8sK(#lo template < typename T >
bO/*2oau struct result_1
,goBq3[%? {
&(xUhX T typedef T & result;
r++i=SQax } ;
:<~7y.*O{ template < typename T1, typename T2 >
~mN%(w!^ struct result_2
%E27.$E_ {
~-F?Mc typedef T2 & result;
6bZ[Kt } ;
#rYENR[ template < typename T >
u; TvS
| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
WIh@y2&R {
em]xtya return (T & )r;
&4$oudn }
WO,xMfK template < typename T1, typename T2 >
[ev-^[ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
(w2=
2$ {
'?Iif#Z1 return (T2 & )r2;
<V_7|)'/A }
>AI<60/< } ;
<2P7utdZ fV ZW[9[ QlW=_Ymv{ 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> >。
<kD#SV%" 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
n!N\zx8 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
(3EUy"z- M'1HA return l(i, j) = r(i, j);
Eo{EKI1 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
o+g4p:Mf DPJh5d return ( int & )i;
g*]E>SQ= return ( int & )j;
BEw{X|7 最后执行i = j;
\}inT_{g 可见,参数被正确的选择了。
_q Tpy)+ (buw^
,NwZ X_70]^XL IF?xnu WSI
Xj5R 八. 中期总结
C;sgK 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:
6d{j0?mM 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
L=7rDW)aa 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
GFR!n1Hv 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Y5jYmP< +(ny|r[# _@ i>s, AQci,j" $ly0h W }~*rx7p 九. 简化
lvufk VG| 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
)DZTB 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
1-$P0 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:
R[yL_> 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
+?e}<#vd'? +-*/&|^等
&LU'.jY 2. 返回引用。
d1NE% hg3 =,各种复合赋值等
A ^B@VuK 3. 返回固定类型。
POBpJg 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Wg1tip8s 4. 原样返回。
uJPH~mdW operator,
b|E/LKa 5. 返回解引用的类型。
YY!!<2_ operator*(单目)
fSV5 6. 返回地址。
MYTS3( operator&(单目)
f8!l7{2%q 7. 下表访问返回类型。
~_}4jnC operator[]
Z1]"[U[; 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
\UtS>4w\ operator<<和operator>>
H^v{Vo /'Bdq?!B& 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。
B*Cb6'Q 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
dP3VJ3+
% kGj]i@(PA4 template < typename Left >
Spc&X72I struct value_return
36i_D6 {
Q=XA"R template < typename T >
J=L`]XE struct result_1
`]LODgk~ {
z9fNk% typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
.9I_NG } ;
Dtt\~m;AR &"O_wd[+: template < typename T1, typename T2 >
[+7"{UvT struct result_2
)x9]xqoR {
d'q;+jnP typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
:b,o B==% } ;
\y,;Cfl< } ;
5EfY9}dl Qq>ElQ@ x/[8Wi,yB 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
@6[x%j/!bt Bx%=EN5. 下面我们来剥离functor中的operator()
0.(zTJ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
;HT0w_, L<"k7)k return l(t) op r(t)
$;ch82UiX return l(t1, t2) op r(t1, t2)
]uJM6QuQ return op l(t)
hX %s]" return op l(t1, t2)
% M+s{ l return l(t) op
j@_nI~7f} return l(t1, t2) op
;,FT&|3o return l(t)[r(t)]
KdS
eCeddW return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
d[yrNB6| @<VG8{ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
UVnrDhd!0 单目: return f(l(t), r(t));
*(>Jd|C return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
?!_u,sT 双目: return f(l(t));
kaV%0Of] return f(l(t1, t2));
AK%=DVkM 下面就是f的实现,以operator/为例
-.^@9
a> |F3vRt@ struct meta_divide
{kT#o3,>w6 {
ZyZl\\8U template < typename T1, typename T2 >
B<rPvM7a static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
nz}]C04:- {
%+/f'6kR return t1 / t2;
u_h=nk }
OE5 X8DqQe } ;
D[+|^,^> YAX #O\, 这个工作可以让宏来做:
YL;SxLY |<5J #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
ek_i{'hFd template < typename T1, typename T2 > \
ZS
7)(j$. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
J>&dWKM3 以后可以直接用
Av[|.~g DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
q0xE&[C[M 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
Phjf$\pt (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
`;8u9Ff 2{Lc^6i(t :EmMia-)J 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
ABS
BtH ? #0$eTdx# template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|cBF-KNZ class unary_op : public Rettype
62KW
HB9S {
N'W>pU Left l;
l.LFlwt public :
$T0[ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
9NAlgET 'z:p8"h} template < typename T >
> kT~X ,o typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]y
e {
*WG}K?"/ return FuncType::execute(l(t));
^DOcw@Z6HC }
\h4y,sl e^TF.D?RS template < typename T1, typename T2 >
){~.jP=-# typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]Re<7_xt {
g11K?3*%Q return FuncType::execute(l(t1, t2));
Tc:`TE=2 }
T~Cd=s(T" } ;
?9cy5z[ u a-p^X`w J^cDa|j 同样还可以申明一个binary_op
^=j$~*(LmX kLP^q+$u)! template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Sz&`=x# class binary_op : public Rettype
4(]k=c1< {
Z "u/8 Left l;
5ZLH=8L Right r;
h?sh#j6 public :
Wu(GC]lTG binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
=v8q +]X^bB[ template < typename T >
`4MPXfoBL typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
DWG}}vN:& {
vEkz5$ return FuncType::execute(l(t), r(t));
*zcH3a,9"x }
42M3c&@P apXq$wWq{D template < typename T1, typename T2 >
?(z3/"g] typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'E9jv4E$n {
?QgWW return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
o,L !F`W }
-9mh|&z` } ;
ZyG528O22 IaB
A 2 O;~1M3Ii 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
1<*-,f 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
3HD=)k DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
N^)OlH 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。
&AzA0r&, 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
V>hy5hDpH 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。。。
^t"\PpmK<d 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
{,m!%FDL 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)
BN=,>-O% 下面是修改过的unary_op
Cpl\}Qn 8r5j~Df template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Lt)t}0 class unary_op
P)3e^~+A {
ppxu\a Left l;
plca` i<l)To - public :
5%9&
7 JSM{|HJxh unary_op( const Left & l) : l(l) {}
B=f{`rM)~W W];4P=/ template < typename T >
E @7! : struct result_1
h
/on {
{d)+a$qj typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
b3Do{1BV } ;
:)+cI?\# nD!^0? template < typename T1, typename T2 >
`H\^#Zu
struct result_2
-" DI,o {
{W0@lMrD typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
P/27+5(| } ;
%f@]- GDk/85cv0$ template < typename T1, typename T2 >
hI"I#(*jA% typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}hGbF"clqg {
ce@(Ct return OpClass::execute(lt(t1, t2));
^CX~>j\( }
Od!j+.OY< ='~C$% template < typename T >
3o6N&bQ b typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L|v1=qNH4 {
Zf|f $1- return OpClass::execute(lt(t));
(HY|0Bgr }
}lhJt|q c +&|WC2# } ;
t.NG]ejZ TN&1C8xr /<GygRs 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
)5B90[M|t 好啦,现在才真正完美了。
4%B${zP(.} 现在在picker里面就可以这么添加了:
_,5(HETE2 Ehg5u'cj template < typename Right >
&}rh+z picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
D>05F,a {
2&dtOyxo> return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
9hcZbM] }
2OEOb,` 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。
1'M<{h<sP i4AmNRs HdLVXaD/ >pr{)bp G koe&7\ _@ 十. bind
"{|9Yis= 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。
74QWGw`, 先来分析一下一段例子
H=EvT'g pS9CtQqvgy 6:J @ int foo( int x, int y) { return x - y;}
.BZw7
YV bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
W&)OiZN bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
aHS.U^2 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。
bc%7-% 我们来写个简单的。
yjc:+Y{5' 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
.BuY[,I+ 对于函数对象类的版本:
|0BmEF mq>Ag template < typename Func >
az\;D\\ struct functor_trait
@:X~^K. {
zAS&L%^ tV typedef typename Func::result_type result_type;
\%f4)Qb } ;
>PfYHO 对于无参数函数的版本:
++BVn[ 1 xqX~nV#TB template < typename Ret >
d'J))-*#UO struct functor_trait < Ret ( * )() >
n"$D/XJO {
J8~3LE
)G typedef Ret result_type;
U5%EQc-"P } ;
Z'hW;^e%_z 对于单参数函数的版本:
t
:sKvJ {])F%Q_#cD template < typename Ret, typename V1 >
3T%WfS+ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
w*OZ1| {
R@u6mMX{N, typedef Ret result_type;
;VNwx(1l` } ;
x/R|i%u-s 对于双参数函数的版本:
52,p CyU xLP yV&j- template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
!zVuO*+ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
:;#Kg_bz {
s+$l.aIO! typedef Ret result_type;
/k l0(=' } ;
`b+f^6SJn 等等。。。
n(0O'nS^ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
1)X%n)2pr z
~T[%RjO template < typename Func >
pg ;agtI struct func_return
p3 qlVE {
|JtdCP{ template < typename T >
oOnk,U struct result_1
cL7je {
AM#VRRTU typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
_A;jtS)SY } ;
FDkRfh K :w_Zr5H] template < typename T1, typename T2 >
k^:$ETW2
D struct result_2
&>ii2% 4 {
k:nr!Y< typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
5rr7lwWZ } ;
uI}S9 } ;
z
AacX@ Ola>] 0l @(,k%84z 最后一个单参数binder就很容易写出来了
F<M#T +^iUY%pm template < typename Func, typename aPicker >
&HNJ' class binder_1
R#"kh/M {
NIY0f@1z- Func fn;
5hUYxF20h8 aPicker pk;
bjmUU6VLT public :
b'p bf mqrP0/sN template < typename T >
u-=S_e struct result_1
O5CIK}A {
mnzamp typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
;cH|9m:Y } ;
WZ"NG| [rC-3sGar template < typename T1, typename T2 >
DN2K4%cM%' struct result_2
9x0B9& {
EDcR:Dw3 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
4_TxFulX. } ;
2
:u4~E3 +AhR7R! binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
(YVl5}V OB)Vk template < typename T >
MC D]n typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
j0B, \A {
.+t{o[ return fn(pk(t));
?7 e|gpQ| }
a,b;H(em template < typename T1, typename T2 >
~O;!y% typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@C62%fU {5 {
c[}h( jkP return fn(pk(t1, t2));
1_%jDMYH }
I&l 1b> } ;
L MC-1 5V!L~# O+%Y1=S[WQ 一目了然不是么?
m3C&QdjRp 最后实现bind
.'mmn5E "%dWBvuO / tM<ois* template < typename Func, typename aPicker >
[wG?&l$.KB picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
-l8n0P1+ {
}`{>]2 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
[X0Wfb}{ }
w~y+Pv@
VJJGTkm 2个以上参数的bind可以同理实现。
?`V%[~4_I 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。
Q%KH^< +Gqh 十一. phoenix
b)9bYkd Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
b)J(0,9`G" O|m-Uz"+ for_each(v.begin(), v.end(),
uNZJNrV% (
X[_w#Hwp- do_
I~y[8 [
Ay;=1g)8+f cout << _1 << " , "
?1?D[7$ ]
hPF9y@lh .while_( -- _1),
*X+T>SKL cout << var( " \n " )
km,}7^?F0r )
Pwf2dm$,+ );
\2 &)b \g< M\3f 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
| V Ps5 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
pm$,B7Q`oO operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
o7S,W?;=5
那么我们就照着这个思路来实现吧:
He}qgE>Us Os'
7h pqFgi_2m template < typename Cond, typename Actor >
w]X~I/6g class do_while
u'M\m7 {
b/cc\d < Cond cd;
.9{Sr[P Actor act;
'qwFVP public :
8X!^ 2B}J template < typename T >
f?kA,! struct result_1
{rQ6IV3= {
Tn,'*D@l typedef int result_type;
.vYU4g] } ;
Tm~a&p uq~$HXdc do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
ce!0Ws+ ?ORG<11a template < typename T >
<x@brXA typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<o,]f E[ {
yM>:,T S do
Cfqgu;m {
F+
qRC_C>O act(t);
:S'P
lH }
T(zERWo while (cd(t));
`wz@l:e return 0 ;
aal5d_Y }
Rl90uF]8 } ;
{^zieP! /\P3UrQ&] unu%\f>^4 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
ee}&~% 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
XMo#LS 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
NF+^ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
]pr( hk 下面就是产生这个functor的类:
|2w,Np- ``KimeA~ N
GP}Z4 template < typename Actor >
s{x{/Bp(KK class do_while_actor
A+v6N>}* {
s<,[xkMB Actor act;
:H($|$\h public :
wh8h1I
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
7 -yf s8;/'?K template < typename Cond >
d Bn/_ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
{`~uBz+dJq } ;
?IgM=@ zzOc
# / Xm,w.|dx 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
yneIY-g(p 最后,是那个do_
6iAHus- d$.t0-lC p2T<nP<Pt class do_while_invoker
W$&{jr-p {
:f<:>"< public :
}i,LP1R template < typename Actor >
u.W}{-+kp do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
anLSD/'4W {
j$v2_q return do_while_actor < Actor > (act);
n?uVq6c }
s*%pNE U } do_;
w}2 ;f= 5-rG 8 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
`-Yo$b;: 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
G&ZpQ) 最后来说说怎么处理break和continue
]M2<b:yo 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。
6,Aj5jG 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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