一. 什么是Lambda
k3se<NL[ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
ni gp83: 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,
Qh-k[w0 @"T_W(i;BI 8}m]XO eHG**@"X class filler
0Ha1pqR {
S~`&K public :
C(C4R+U void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
6sl*Ko[ } ;
d;\x 'h2 c]O3pcU tsq]QTA* 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:
'.oEyZA;o [Z0 &`qz /kyuL]6 q%#dx4z& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
+r9:n(VP nn$,|/ [|V<e+>T/ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
he&*N*of:
Mi.xay% YSk,kU "y/GK1C 二. 战前分析
f;#hcRSH 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。
6Km@A M] 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
o
<8L,u(U )El#Ks5u MsCY5g for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
@rkNx@[~ /* --------------------------------------------- */
;id0|x vector < int *> vp( 10 );
CD%wi:C%| transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
r8+{HknB; /* --------------------------------------------- */
$@[6j y sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
s$J0^8Q~i /* --------------------------------------------- */
$Ne$s int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Q&^ti)vB /* --------------------------------------------- */
!HM{imT for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
\MQ|( /* --------------------------------------------- */
Dms6"x2 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
YY{S0jnhF zS 18Kl =yOIP@ u!?.vx<qy 看了之后,我们可以思考一些问题:
&V$_u#< 1._1, _2是什么?
phwk0J]2 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
>y"V% 2._1 = 1是在做什么?
5Y)*-JY1g 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
&,2XrXiFu Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
]$!-%pNv `omZ'n) =K~<& l8 三. 动工
`] ;*k2 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
gI6./;;x f"q='B9_T\ ?kX$Y{M} Ly/"da template < typename T >
\ $}^u5Y class assignment
F]@vmzr {
+DaPXZ5. T value;
%fnL public :
'@i/?rNi%N assignment( const T & v) : value(v) {}
sL75C|f9 template < typename T2 >
x6\EU=, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
$(K[W} } ;
Eb{Zm<TP s"?Z jV)` _@;t^j+l 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
j[k&O)A{C 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
"C&l7K;bp pca `nN! "VR>nyG% kL\
FY class holder
n|sP0,$N1 {
ET;YAa* public :
IWERn
v! template < typename T >
FY+0r67] assignment < T > operator = ( const T & t) const
A^nB!veh {
Q^>"AhOiU return assignment < T > (t);
fmrd 7*MW }
o8;>E>; } ;
N]udZhkn SDt)|s
XFKe6: 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:
s.`:9nj GcaLP*%>B static holder _1;
e=&,jg?K Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
W{:^P0l gpDH_!K for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ui%B|b&& 而不用手动写一个函数对象。
kk#%x#L[ IA I!a1e! nb
dm@ x`~YTOfYk 四. 问题分析
>>/|Q: 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。
k8IhQ{@ 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。
j}O~6A>| 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
(37dD! 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
z#9Tg"8] 下面我们可以对这几个问题进行分析。
"g27|e?y 3+vbA;R 五. 问题1:一致性
HR'sMu3 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?|
55Z)*JMv 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
9/2VU<
K ZD!?mR+- struct holder
z7TMg^9# {
kq|(t{@Rp //
#C^)W/dP template < typename T >
w]L^)_'Th T & operator ()( const T & r) const
ayF+2(vch) {
wT\JA4 return (T & )r;
j=|cx+nb }
0PEg
`Wq } ;
ZtHTl\z eka<mq|W 这样的话assignment也必须相应改动:
{BV0Y.O }fC= template < typename Left, typename Right >
PU8>.9x class assignment
|m{u]9 {
j-]`;&L Left l;
WSEw:pln Right r;
EKu%I~eM public :
d{/#A%. assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
'#<4oW\] template < typename T2 >
qAI%6d T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
a4d7;~tZ } ;
SG$V%z"e
'ug:ic 同时,holder的operator=也需要改动:
I9
(6 _v6x3 Z template < typename T >
!d.bCE~ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
i}Q"'? {
[&(~{#}M: return assignment < holder, T > ( * this , t);
'G>$W+lT^ }
"ov270: X+2uM+ 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。
UaCfXTG 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
g1kYL$ o4 0u) m9eg return l(rhs) = r;
aS! If > 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。
qdnwaJ;& 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Lv&9s v<3KxP'a template < typename Tp >
a%nf
)-}| class constant_t
c/DK31K {
@WCA7DW! const Tp t;
QYg V[\& public :
nEt{ltsS0 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
:%-w/QwTR template < typename T >
G^|!'V const Tp & operator ()( const T & r) const
Xj9\:M- {
+)hxYLk&I return t;
uG$*DeZti }
;kzjx%h } ;
+ 70x0z2 5OCt Q4u 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
YP
Qix 下面就可以修改holder的operator=了
%Q]3`kxp W)Ct*I^ template < typename T >
S]&:R)#@ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
"Zfm4Nx" {
IeZ9 "o h return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
k|,Y_h0Y }
ff;~k?L dVs=*GEl9 同时也要修改assignment的operator()
9}wI@ 7gcR/HNeF template < typename T2 >
]Cs=EZr T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
7B<,nKd 现在代码看起来就很一致了。
g< xE}[gF 0xx4rpH 六. 问题2:链式操作
f^-ot@w 现在让我们来看看如何处理链式操作。
;X^#$*=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。
5 JlgnxRq 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。
Fge["p?GF 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。
+_L]d6
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
)m#Y^ #M||t|9iu? template < typename T >
H$ %F0'0 struct result_1
'ieTt_1.G {
h
w^
V typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
k'_f?_PBu } ;
@ta:9wZ ,]@K,|pC) 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:
}SC&6B?G `KtP;nG template < typename T >
i\_LLXc struct ref
_9]vlxgtG( {
q1q9W@H typedef T & reference;
#IZ.px } ;
.'&pw}F template < typename T >
&XV9_{Hm struct ref < T &>
Z;V(YK(WO. {
QJj='+R> typedef T & reference;
t
V(
WhP } ;
.^M#BAt2 '#yqw% 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
`Th~r&GvF hsQDRx%H} template < typename T >
up+0-!AH typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
=%<,
^2o {
}LCm_av return l(t) = r(t);
.8Bu%Sf }
!(7m/R 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。
NTD1QJ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
sQ340! ;py9,Wno 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
{ZrlbDQX _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
JRi:MWR<r _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
%VFoK-a +5 调用divide的对象返回一个add对象。
YnuY/zDF 最后的布局是:
p@kRo#~l Add
1Xo0(*O / \
nhdZC@~E0 Divide 5
u3#+fn_ / \
6i-G{)=l _1 3
0uIY6e0E 似乎一切都解决了?不。
bS;_xDXd 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。
41Z@_J|& 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。
C{}PO u 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:
<#ON ^7wqb'xg template < typename Right >
'=vZAV` assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
{=3A@/vM Right & rt) const
gy%.+!4>v` {
X+ITW# return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
9c[X[Qc }
:Bmn<2[Y; 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
tu<<pR> 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。
=X?fA, 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。
3s/1\m% 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。
pdRM%ug 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。
S?d<P 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?
@JXpD8jn 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:
g}v](Q LWv<mtuYf template < class Action >
@>Yd6C class picker : public Action
!nSa4U,$w< {
c 9f"5~ public :
z
)'9[t picker( const Action & act) : Action(act) {}
R|8vdZ%@ // all the operator overloaded
a$|U4Eqo } ;
a5pl/d ?4%H(k5A 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。
;.uYWP|9 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:
3A!a7]fW yuZLsH template < typename Right >
5P\>$N1p picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
04-_ K {
G<e+sDQ2 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;&&<zWq3h }
&N^~=y^`C' YSeH;<' Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
A,.X 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
2 {&A)Z!I 9!jPZn template < typename T > struct picker_maker
?Z 2,?G {
FE\E%_K'n7 typedef picker < constant_t < T > > result;
p75 o1RU } ;
Ncz4LKzt template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
zG#5lzIu, {
k`m7j[A]l typedef picker < T > result;
]gq)%T] } ;
{!|4JquE_ H7X-\K 1w 下面总的结构就有了:
}_'5Vb_ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
!:|*! picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
MM@,J< picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Q-w# !<L. 至此链式操作完美实现。
"tCTkog3] @q'kKVJs aj`&ca8 七. 问题3
P+j=]Yg 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
'(5GRI< `3F#k[IR template < typename T1, typename T2 >
o^@"eG$, ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<IZt]P {
3^UdB9j; return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
|/gt;H~:
}
`DY
yK?R 4f\NtQ) 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:
^!1!l- g,+e3f template < typename T1, typename T2 >
2$Mnwxfk struct result_2
KyyRHf5 {
pt<zyH3Z typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
X+;[Gc}(W } ;
iqDyE*a W"Ip]LJ 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?
|qw0:c=7! 这个差事就留给了holder自己。
L0g+RohW n-ffX*zA( N1~bp?$1 template < int Order >
+5zXbfO class holder;
z)3TB&; template <>
(TT=i class holder < 1 >
D^6*Cwb {
KOy{? public :
LE8<JMB template < typename T >
DU!T#H7 struct result_1
t$!zgUJ {
!zE{`Ha~ typedef T & result;
Ce}`z
L } ;
>-MnB template < typename T1, typename T2 >
=*\.zr
struct result_2
<[db)r~c {
MRLiiIrq,5 typedef T1 & result;
ZE=sw}= } ;
D^[l~K template < typename T >
JH.XZM& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
9lYKG^#D {
PF~@@j return (T & )r;
s%D%c;.| }
'##?PQ*u template < typename T1, typename T2 >
(kxS0 ]= typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
v?`R8 {
,t`V^(PEq return (T1 & )r1;
W3.[d->X }
W22S/s } ;
F1yn@a "=J 2w.FC template <>
_5p$#U` class holder < 2 >
{>ba7-Cy+y {
e/D{^*~S public :
%L.S~dN6 template < typename T >
AIHH@z struct result_1
IO\1nB$0nb {
~}_^$l8#-Q typedef T & result;
(ks>F=vk* } ;
if'=W6W template < typename T1, typename T2 >
Ij#mmj NW struct result_2
mE<_oRM) {
|ty&}'6C typedef T2 & result;
P#A,(Bke3 } ;
s$#64"F template < typename T >
9~UR(Ts}l typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
o26Y}W {
Gld~GyB\k return (T & )r;
1clzDwW }
Z 8w\[AF{$ template < typename T1, typename T2 >
\'y]m B~k typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
5Dkb/Iagi {
8-G )lyfj return (T2 & )r2;
Mq91HmC(@ }
,l&?%H9q } ;
LW<LgN"L- VN)WBv
P`Zon 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> >。
'dj3y/
k% 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
.<t {saToU 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
(XOz_K6c%K ]G[ "TX, return l(i, j) = r(i, j);
+`F(wk["m 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
sPK ]:iC mu
B Y return ( int & )i;
|)7K(R)(= return ( int & )j;
M{L<aYe 最后执行i = j;
G!FdTvx$ 可见,参数被正确的选择了。
va@;V+cD Sj ovL@X 8$-MUF, ?h `,@~6u 0Px Hf* 八. 中期总结
e,OXn gC 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
bm;iX*~ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
C6gSj1 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
,.Ofv):= 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
M.H!dZ q;AD#A|\ :awa :+YHj)mN E:rJi] /,I?"&FWc 九. 简化
W<<G
'Km 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
/%m?D o 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
6ud?US( 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
jpi,BVTI-X 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
3+>R%TX6i< +-*/&|^等
yi^X?E{WnX 2. 返回引用。
*e ffDNE! =,各种复合赋值等
ydD:6bBX 3. 返回固定类型。
_
(b4|hJ' 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
G$zY& 4. 原样返回。
_Nh])p- operator,
UVXruH 5. 返回解引用的类型。
~JZLWTEe operator*(单目)
WA}'[h 6. 返回地址。
GGHMpQ operator&(单目)
8k{XUn 7. 下表访问返回类型。
#p"F$@N operator[]
T>|+cg 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
fwtsr>SV operator<<和operator>>
9on$0 :TrP3wV_ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
eI2041z 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
S%p,.0_ |x.[*'X@ template < typename Left >
<mLU-'c@ struct value_return
j; /@A
lZl {
"7alpjwb template < typename T >
`iuQ.I struct result_1
fk^DkV^< {
'(ETXQ@ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
#\~m}O, } ;
B%Oi1bO M9V,;* template < typename T1, typename T2 >
Md:*[]<~ struct result_2
}8.$)&O$^ {
-}qay@cDt typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
TFc/` } ;
<y-2ovw* } ;
-?T|1FA, g[2[
zIB= 1iY?t 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
ohXbA9&(x DKQQZ`PF 下面我们来剥离functor中的operator()
yOjTiVQ9 首先operator里面的代码全是下面的形式:
G* mLb1 tG,xG& return l(t) op r(t)
az:lG(ZGw return l(t1, t2) op r(t1, t2)
z<"\I60Fe return op l(t)
M>Ws}Y return op l(t1, t2)
+Y~,1ai 5^ return l(t) op
b#e|#!Je return l(t1, t2) op
6l?KX return l(t)[r(t)]
Izfj
9h ? return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
5PHAd4=bJ 0w^awT<$6 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:
cRPy5['E 单目: return f(l(t), r(t));
() HIcu*i return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
n@e|PWu 双目: return f(l(t));
Yi"jj;!^S return f(l(t1, t2));
( (mNB]sy 下面就是f的实现,以operator/为例
ET ]` 0Ioa;XgOn struct meta_divide
1lUY27MF {
bDcWPwe template < typename T1, typename T2 >
DOo34l6# static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
mK7egAo {
_{gRCR) return t1 / t2;
my3W [3# }
.7zdA IKW } ;
m>?{flO |
\JB/x 这个工作可以让宏来做:
Yyh X%S % FU~:9EEx #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
zTt6L6:u template < typename T1, typename T2 > \
4[]4KKO3Q2 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
93N:?B9 以后可以直接用
C@
z^{Z+ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
A=k{Rl{LA 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-iY2YiR (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。。。)
|4FvPR[ 0~XZ ~lLIq!!\ 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
*9Nq^+ >H?{=H+/# template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
1vBXO bk class unary_op : public Rettype
Hlq#X:DCn {
.),m7"u| Left l;
jz;"]k public :
dAcy;-[[P unary_op( const Left & l) : l(l) {}
#}!Ge E|d 8vt template < typename T >
FCEFg)c5= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
cA4xx^~ {
It@.U| return FuncType::execute(l(t));
ceR zHq= }
5)GO H?>R#Ds- template < typename T1, typename T2 >
v9OK
< typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
G u-#wv5@ {
0"L_0 t: return FuncType::execute(l(t1, t2));
rBZ0(XSZQ }
(TV ye4Z } ;
n_51-^*z QuJ)WaJkC $;dSM<r 同样还可以申明一个binary_op
ZLJfSnB /t083 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
s^b2H
!~ class binary_op : public Rettype
x%JtI'sg {
RS~jHwIh Left l;
gI
qYIt Right r;
8`*Wl;9u public :
X99:/3MXB' binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
@<tkwu &!#a^d+` 0 template < typename T >
fKMbOqU_ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
N4Z%8:"pj {
lmZSsx return FuncType::execute(l(t), r(t));
eFUJASc }
gD0 FRKn !K#Q[Ee template < typename T1, typename T2 >
kckWBL typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Bg*Oj)NM {
I_IDrS)O return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
H\7Qf8s|{ }
((TiBCF4 } ;
wvum7K{tI z )2h\S e`fN+ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
(7G5y7wI" 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
-gl7mO * DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
lz?F ,]. 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
y_:i'Ri. 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Rw\
LVRdA 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
iw <2|]>l 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
b/='M`D}#G 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
C d)j% 下面是修改过的unary_op
/AX1LYlr _Kg:jal template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
rYbb&z!u class unary_op
}u0t i"V {
Q<.847 ) Left l;
mdW8RsR ^~k2(DLk public :
6H,n?[zTt st"uD\L1p: unary_op( const Left & l) : l(l) {}
/l -lkG5 ]4 2bd template < typename T >
^fT|Wm< struct result_1
2?hc94 {
;ZMm6o typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
E(F<shT# } ;
KiU/N$E *6oQW template < typename T1, typename T2 >
I^*&u, struct result_2
| X/QSL {
E Z95)pk typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
N6Mo| } ;
rnvKfTpZDU RHc63b\ template < typename T1, typename T2 >
kXGJZ$ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
aV?dy4o$ {
j3`#v3 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
T2-n;8t }
XLe8]y= .}W#YN$ template < typename T >
^a&-GhX; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.:?X<=!S&t {
MYgh^%w: return OpClass::execute(lt(t));
)&R^J;W$M1 }
:r%Hsur( R0dIxG% } ;
`NqX{26GV+ ))Ws{ d7 )&Z: 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
]PQ] f*Ik> 好啦,现在才真正完美了。
Y0`@$d&n 现在在picker里面就可以这么添加了:
GORu*[U8 Y)*5M template < typename Right >
Q@B--Omfh picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Ig9yd S-. {
3n{'}SYyz return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
!QK~l }
sHC4iMIw 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。
tmM8YN| \LX!n!@ > <cK 'BY{]{SL M>H4bU( 十. bind
_jkH}o ' 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。
bo^d!/; 先来分析一下一段例子
HZ$q`e TG ,T>' fAMJFHW int foo( int x, int y) { return x - y;}
Hd)z[6u8eT bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
fNz*E|]8& bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
x!$Dje} 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。
b"x[+&%i 我们来写个简单的。
DoV<p?U 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
xi5/Wc6 对于函数对象类的版本:
O&=40"Dr TUeW-'/1 template < typename Func >
Of|e]GR struct functor_trait
OE,uw2uaT {
nv WTx4oy typedef typename Func::result_type result_type;
v/% q*6@ } ;
Qg]8~^Q< 对于无参数函数的版本:
Al?LO;$Pa? b?&=gm%oU template < typename Ret >
@)0-oa,u+ struct functor_trait < Ret ( * )() >
w3j51v` 0' {
v@OyB7} typedef Ret result_type;
}Ip"j]h } ;
.BLF7>
M1 对于单参数函数的版本:
}hT1@I
}@Mx@ S template < typename Ret, typename V1 >
k&\YfE3* struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
79J@` {
oYWcX9R typedef Ret result_type;
yKR0]6ahA } ;
cE
x$cZRMI 对于双参数函数的版本:
bI^zwK,@4 ?H9F"B$a template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
)3i}(h0 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
r.e,!B s {
(n{sp typedef Ret result_type;
f3h&K}x } ;
{Kp<T 等等。。。
)]2yTG[ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
&JoMrcEZ %9|=\#
G template < typename Func >
:j/PtNT@ struct func_return
0`X%& {
,j~R ^j template < typename T >
-C$Z%I7 0 struct result_1
_`!@ {
md[FtcY\ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
&k3'UN!&Ix } ;
Qi^MfHW LkFXUt ? template < typename T1, typename T2 >
fTi,S)F' struct result_2
\~xOdqF/ {
8uME6]m
i typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
b~ ?TDm7 } ;
5* 1wQlL } ;
xh>/bU!> %l@Q&)f8e 1Oo^ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
d#T8|#O" &?3?8Q\ template < typename Func, typename aPicker >
)>,b>7 class binder_1
9/w'4bd {
h
Ia{s) Func fn;
9frx 60 aPicker pk;
*qg9~/ public :
&sL5Pt_ (5d~0 template < typename T >
1W;3pN struct result_1
B$7m@|p! {
=ox#qg.5 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
bIizh8d? } ;
#;juZ*I B@*BcE? template < typename T1, typename T2 >
(7
Mn%Jp struct result_2
9Q :IgY?T {
0c1}?$f[?% typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ac.O#6& } ;
SPsq][5eR ;:*o
P(9k binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
P<kTjG BmrP]3 W? template < typename T >
lGPC)Hu{` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
cFUYT$8> {
?9vBn return fn(pk(t));
CV4V_G }
!U>"H8}dv template < typename T1, typename T2 >
5HG 7M&_ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~1Tz[\H#R {
,-CDF)~G=3 return fn(pk(t1, t2));
CpS'2@6 }
$},:z]%D } ;
j %TYyL- QY+#Vp<` 5?;'26iC 一目了然不是么?
F.A<e #e? 最后实现bind
dGIu0\J\$ n{BC m % Tc:W=\ < template < typename Func, typename aPicker >
e+y< a~N picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
9 b]U&A$ {
NH'RU`U) return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
_$ixE~w-! }
P+}qaup ?RpT_u 2个以上参数的bind可以同理实现。
#EHBS~^ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
%hrv~= V"$t>pAG 十一. phoenix
7v,>sX Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
EE}NA{b !a~x|pjJ for_each(v.begin(), v.end(),
LOnhFX
(
*|t]6!aVLS do_
b V9Z[[\ [
l7s=b4}c cout << _1 << " , "
eaX`S.!jR ]
i"rMP#7 .while_( -- _1),
:m&`bq cout << var( " \n " )
9Biw!%a )
cJA:vHyw );
J~_p2TZJ\3 Q`vyDoF 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:
=rBFMTllM 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
H<1?<1^ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
l m 那么我们就照着这个思路来实现吧:
I.8|kscM ]Rj"/(X, DGd&x^C template < typename Cond, typename Actor >
2#(7,o}Y5
class do_while
COHJJONR {
WHN b.> Cond cd;
nZ bg Actor act;
VBH[aIW public :
~HYP:6f template < typename T >
.\d0lJSr struct result_1
Q5<vK{ {
.R
gfP'M typedef int result_type;
rmabm\QY } ;
8m1zL[.8g VuPET do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
RChY+3,L) i3%~Gc63 template < typename T >
j2P|cBXu typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
pbzbh&Y {
NDg]s2T do
3?%kawO& {
4O`h%`M act(t);
X*JD }
SRD&Uf0M while (cd(t));
kyjH~mK4 return 0 ;
:9`1bZ?a }
PR'FSTg } ;
f9 Xw]G9 6=g7|} >WDpBn: 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
ho20>vw# 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。
xsTxc&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。
#_7c>gn 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。
]OrFW4tiE 下面就是产生这个functor的类:
62_$O" )KuvG:+9W :RQ[(zD] template < typename Actor >
Q:M>!| class do_while_actor
QVH_B+
Q {
~ZNhU;%YW Actor act;
O.E0LCABC public :
p)jxqg do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Y o(B8}?0! Sy'>JHx template < typename Cond >
kb:C>Y8!sC picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
3?XLHMxW } ;
j<KC$[Kt =z/F=1^< Imwx~eo 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
kwL)&@ 最后,是那个do_
O9_YVE/-] xY S%dLE" z3C^L class do_while_invoker
J50 ~B3bj` {
_tk5?9Ykn public :
XZInu5( template < typename Actor >
3XnXQ/({ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
f3N:MH-c {
6a?y$+pr return do_while_actor < Actor > (act);
*Vl
=PNn- }
Tpukz_F } do_;
injmP9ed ' XF`&3i 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
F^YIZ,=p! 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
X*"Kg 最后来说说怎么处理break和continue
95Qz1*TR 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。
a~*V 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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