一. 什么是Lambda
")8l'^Mq2 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
|>}CoR7 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,
i?^L",[ g:uVl;> +xuv+mo FKL4`GEm class filler
`:'ciY|%b {
Nd(3q]{ public :
[w}- )&c void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
w!UF^~ } ;
)i /w:g> +aOevkY] tHzgZoBz 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:
e,Cc.T\o *Y85evq ksq4t 7mSNz. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
bR3Crz(9G (?A
c`H yoGG[l2k>s 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
]$#bNt/p >4@w|7lS 5v oL@w> 1Z 0Qkd( 二. 战前分析
2RZa} 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
.+(ED 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
.S:(O+#Gm {_tq6ja-< wYe;xk`> for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
!{,2uQXe /* --------------------------------------------- */
Qz=e'H vector < int *> vp( 10 );
!>'A2V~F transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
H6Zo|n /* --------------------------------------------- */
Qu#[PDhb sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
6
JI8l`S /* --------------------------------------------- */
AxEdQRGk int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
w
nBvJb]4l /* --------------------------------------------- */
i~E0p
, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
gb!0%* /* --------------------------------------------- */
!'!\>x$ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
v~x`a0 p+ReQ.5| cRs\()W s5v}S'uO{ 看了之后,我们可以思考一些问题:
x _kT
Wq 1._1, _2是什么?
uo?R;fX26 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。
+P+h$gQ 2._1 = 1是在做什么?
mb`h 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
]2ab~
gr Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
f/z]kfgw @-0mE_$[ ltrti.& 三. 动工
ts@w 9| 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
>B``+Z^2 mYfHBW: -1hCi! OZz/ip-!lc template < typename T >
s(Wys^[g class assignment
@:Ft+*2 {
YHY*dk*|C T value;
3A0Qjj= public :
d%L/[.& assignment( const T & v) : value(v) {}
Pxkh;:agD template < typename T2 >
N/#x T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
<Vt"%C } ;
Gh6U<;V?* .i )n1 wmX(%5vY^ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
!]fSS)\H 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
(i\{hq/ dEI!r1~n ,*\s f`rI]v|@ class holder
f6\4,() {
s^.tj41Gx} public :
B@ z ng2[ template < typename T >
Hj1?c,mo4 assignment < T > operator = ( const T & t) const
n``9H91 {
JSylQ201 return assignment < T > (t);
0k_3]Li=( }
;gAL_/_ } ;
M(C$SB> {wk#n.c B+jh|@- 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
<Voct b?!S$S xz static holder _1;
>T:0 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
p)z#%BY56 u(hJyo} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
{KK/mAp{ 而不用手动写一个函数对象。
7hLh} C7AD1rl 0DnOO0Nc /<-=1XJI
四. 问题分析
fo~*Bp()-E 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。
(F3R!n 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
+M#}(hK 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
1D!MXYgm1b 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
!&.-{ _$ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
H?ug-7k/ ^wwS`vPb 五. 问题1:一致性
R>5Xv%R 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?|
0S&J=2D! 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
cF EO} -eD]gm struct holder
_I3v"d {
mH\2XG8nV //
=[Z3]#h template < typename T >
;|$o z{Ll T & operator ()( const T & r) const
oIj-Y`92! {
,)TnIByM return (T & )r;
Aeo=m}C; }
{Xr 9]g` } ;
H;q[$EUNb m],.w M8 这样的话assignment也必须相应改动:
L.JL4;U P i\DU<lD5VN template < typename Left, typename Right >
GDiyFTr class assignment
L8Z@Dk7Y {
^j10
f$B Left l;
JBZ1DZAWC Right r;
a0 PU&o1EF public :
-okq=9 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
<$a-.C5 template < typename T2 >
$A/?evJi8R T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Dbq/t^ } ;
X8R:9q_ 8$Zwk7 w8A 同时,holder的operator=也需要改动:
f|F=)tJO OA} r*Wz template < typename T >
<%rm?;PBl assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
~Je40vO[ {
A;&YPHB return assignment < holder, T > ( * this , t);
c9c3o{(6Y }
!#*#ji xo 9HlWoHuC 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。
D/;[x{;E 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
B%kC>J
]w$cqUhM return l(rhs) = r;
<r>Sj/w<D 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
.)p%|A#^ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
kCoE;)y$ fOdqr template < typename Tp >
n6M #Xc'JA class constant_t
V[WLS ?-) {
VZ">vIRyi| const Tp t;
G]EI!-y public :
+uTl
Lu;MT constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Qnt9x,1m_ template < typename T >
h+Yd
\k const Tp & operator ()( const T & r) const
-Lb7=98 {
'O.f}m SS return t;
.jC5 y& }
[F;\NJp6?^ } ;
?E}gm> 'Nuy/\[{\ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
%;= ?r*] 下面就可以修改holder的operator=了
>}2
,2 \&ZEIAe template < typename T >
J|^z>gP( assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
j {2 0 {
_5(1T%K) return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
F7nwVDc* }
C]l)Pz$ KK4e'[Wf 同时也要修改assignment的operator()
7 b( (NDC9Lls template < typename T2 >
b!Nr T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
8bs' Ek{'o 现在代码看起来就很一致了。
?z6K/'? KIR3m
) 六. 问题2:链式操作
m,62'
现在让我们来看看如何处理链式操作。
.J&89I]U 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。
l{ql'm 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。
55UPd#E' 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。
`
"-P g5 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
rnp; R ~Cw7.NA{3 template < typename T >
j!oX\Y-: & struct result_1
m|x_++3 {
+ @|u8+ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
5L~lF8 } ;
I>vU;xV\m v6Y[_1 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:
}R5EuR m\
X&5N89 template < typename T >
&y|Ps eH" struct ref
I@O9bxR? {
9IrCu?n9b typedef T & reference;
F9r/
M"5 } ;
"lC>_A
template < typename T >
x?u@
j7[ struct ref < T &>
J(maJuY {
f}4A,%:1 typedef T & reference;
bj 8pqw|; } ;
&`vThs[x 4}cxSl]jf! 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
ydY 7 :D ?$tD template < typename T >
tl7:L> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
c9Cc%EK {
1q5S"=+W[ return l(t) = r(t);
Lc[TIX }
i^Jw`eAmT 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。
,O-_Pv 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Q)M-f;O &b*v7c=o 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
Ygkf}n _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
*<SXzJ( _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
iyr8*L\ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
fO^s4gWTg 最后的布局是:
1|ddG010 Add
f?GoBh< / \
'NfsAE Divide 5
&2 *
/ \
9,\AAISi _1 3
!;[cJbqnh 似乎一切都解决了?不。
$^czqA-& 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
J&JZYuuf 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
"-MB U OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
,D(Bg9C 4!xRA '' template < typename Right >
Lyn{Uag assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
#r?[@aJ Right & rt) const
Y$c7uA:4 {
F:jtzy" return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
C\Yf]J }
0]MD?6- 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
c~OPH
0, 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。
T@#?{eA 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。
hy%5LV<( 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。
F]>+pU
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。
i1KjQ1\a + 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?
,g*3u 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:
ZPq.|6& 8Exky^OT| template < class Action >
t>*(v#WeZ class picker : public Action
2|B@s3a {
/%p
~ public :
D/4]r@M2c picker( const Action & act) : Action(act) {}
;XjXv' // all the operator overloaded
<6,,:=# } ;
Pw7uxN` P(Zj}tGN 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。
?P>4H0@I+ 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:
d^!3&y& ru`U/6n template < typename Right >
9h)8Mq+M picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
/Qef[$!( {
B<qsa QG return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
~@X3qja
}
DS7L}] -m>3@"q Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
" Qyi/r41 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。
\QF0(*!! ;8eGf' template < typename T > struct picker_maker
<]|HGc {
A8ef=ljM? typedef picker < constant_t < T > > result;
jAy2C&aP } ;
cTRtMk%^ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
} snS~kx {
>BK/HuS typedef picker < T > result;
vZ57
S13 } ;
ZUS5z+o .7 LQ l? 下面总的结构就有了:
=2NrmwWZs 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。
En\q. 3
5 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。
.oTS7rYw picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
d8+@K&z| 至此链式操作完美实现。
5jwv! L<n M
l@F 9rT^rTV 七. 问题3
=&9c5"V& 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。
r7R.dD/. 6oZHSjC* template < typename T1, typename T2 >
2cIKph ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
U:3OE97 {
q+p}U}L=
k return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
S^p^)
fAmF }
Y3(MKq V rx,'/IS8 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:
t6mv .QZjJ9pvK template < typename T1, typename T2 >
9Oq(` 4 struct result_2
j%w^8}U>G {
q165S typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
WcY_w`*L } ;
$\/^O94-l La'6k 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?
~I;x_0iY4 这个差事就留给了holder自己。
Cc%{e9e* +WMXd.iN, v@q&B|0 template < int Order >
` V [4 class holder;
\O;/wf0Hg template <>
){'<67dK class holder < 1 >
} eHxw+. {
'bSWJ/;p) public :
}+pwSjsno template < typename T >
2PRiiL@ struct result_1
H&p: {
kV T |(Y typedef T & result;
8IxIW0 } ;
DC1.f(cdR template < typename T1, typename T2 >
!u8IZpf struct result_2
Xa#.GrH6 {
ob2_=hQnC typedef T1 & result;
fpC":EX@r } ;
rEC template < typename T >
&S66M2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
lMu-,Z=" {
kBrA ? return (T & )r;
z\ONwMl }
p_&B+
<z template < typename T1, typename T2 >
>bQOpGy}l typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
7.ein:M|CB {
N'&>bO?@` return (T1 & )r1;
$|J+ }
LAlX|b } ;
% 33O)<? V?"U)Y@Y template <>
Al8Dw)uG{ class holder < 2 >
O-W[^r2e {
$b{8$<;9 public :
iV?8'^ template < typename T >
$!9/s S? struct result_1
>yP>]r+ {
5EI"5&`* typedef T & result;
c!wRq4 } ;
a*D<J}xe template < typename T1, typename T2 >
j#P4& struct result_2
|ZifrkD= {
\#w8~+`Gq typedef T2 & result;
@}!?}QU } ;
^q/^.Gf template < typename T >
Gsy>"T{CY typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
W=293mME {
MoEh25U. return (T & )r;
.6
0yQ[aE }
>d]-X] template < typename T1, typename T2 >
w ~crj$UM typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
4 Sk@ v {
K,|3?CjS return (T2 & )r2;
bDh4p]lm }
e@Ev'] } ;
u^E0u^ \eQPvkx2
9IG<9uj 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> >。
. a @7 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
x$ TLj 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
d$+0;D4E %Y'/_
esH2 return l(i, j) = r(i, j);
b3%a4Gg& 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
@zi0:3`#0\ PlA#xnq# return ( int & )i;
/=9dX;
# return ( int & )j;
z4(\yx 最后执行i = j;
7^! zT 可见,参数被正确的选择了。
M3]eqxLC 9lGa*f) iS.gN&\z^ $[MAm)c:]{ ]K>bSK^TX 八. 中期总结
Q7v1xBM 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:
_G<Wq`0w) 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
`uusUw-Gf 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
D^F=:-l
m 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
2Y[n $;=?[Cn oPbziB8 L5KcI ]qq2VO<b FS @55mQ 九. 简化
=<aFkBX- 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
,`a8@ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
*tR'K#:&g! 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
\fI05GZ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
z `\KQx +-*/&|^等
|{ZdAr.; 2. 返回引用。
mO TA =,各种复合赋值等
e!w2_6?3 3. 返回固定类型。
N,VI55J:y> 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
la 0:jO5 4. 原样返回。
{]m/15/$C operator,
KZ AF9 5. 返回解引用的类型。
@/$i
-?E operator*(单目)
pg_H' 0R 6. 返回地址。
? }`mQ <~ operator&(单目)
]EDCs?, 7. 下表访问返回类型。
b~YIaD[Z operator[]
368 g>/#' 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
w&VDe(:~ operator<<和operator>>
itiSZL, 4,Uqcw?!F' OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
<~_XT>`y 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
4N7|LxNNl_ @"^7ASd% template < typename Left >
OmfHrlA struct value_return
-GB,g=Dk {
U^)`_\/;? template < typename T >
Ja/ struct result_1
T;PLUjp} {
plJUQk typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
q68m*1?y } ;
,zK E$ {L.uLr_?e template < typename T1, typename T2 >
@*UV|$~(Q struct result_2
&=:3/;c {
vO/ 3bu} typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
# Oq.}x?i } ;
n:1Ijh
1 } ;
H(M{hfa| pDvznpQ G!%8DX5 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
)_4()#3 JB.U& 下面我们来剥离functor中的operator()
[9MbNJt 8~ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
1_Av_X -g|ji. return l(t) op r(t)
:IfwhI) return l(t1, t2) op r(t1, t2)
rQ U6*f return op l(t)
$P%cdJ T0 return op l(t1, t2)
|z:4T%ES return l(t) op
difX7)\ return l(t1, t2) op
`c-omNu return l(t)[r(t)]
=1,1}OucP return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
u-mD" n%4/@M 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
h@(+(fVHrp 单目: return f(l(t), r(t));
>V]9<*c return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
#5'&
|< 双目: return f(l(t));
#V#!@@c;? return f(l(t1, t2));
FC+h
\ 下面就是f的实现,以operator/为例
u3pFH( ha 2=O struct meta_divide
{B6ywTK\` {
zZ<* template < typename T1, typename T2 >
r`h".=oD static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
DL!%Np?` {
~{vB2 return t1 / t2;
={N1j<%fh }
^M;#x$Y? } ;
v=cQ`nou ',LC!^:~Nw 这个工作可以让宏来做:
ZrZDyXL 4i^WE;|s #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
j:/Z_v' template < typename T1, typename T2 > \
D>HbJCG4^ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
o;
U!{G(X 以后可以直接用
=6Gn?
/{ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
.uxM&|0H 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
t4/ye>P & (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。。。)
_nxH;Za uN>5Eh&=Pf W\;|mEEu 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
ftl?x'P% d%-/U!z? template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
]t`SCsoo class unary_op : public Rettype
\hBzP^*"n {
|g!d[ct] Left l;
)7o?}"I public :
nb<o o:^ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
i.`n^R;N kV4Oq.E template < typename T >
NRp typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7Zdg314 {
U,;796h return FuncType::execute(l(t));
,u PcQ }
ubOXEkZ8N gkA_<,38 template < typename T1, typename T2 >
#9!7-!4pW typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[w|Klq5 {
xy"'8uRi return FuncType::execute(l(t1, t2));
g,]m8%GHE }
WQ%O/ } ;
#u8#<
,w ^7YNM<_%@ dpylJ2 同样还可以申明一个binary_op
z8JW iRn ,I x>.^| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
VwPoQ9pIS class binary_op : public Rettype
S)j(%g {
8(L2w|+B< Left l;
QDJ
"X Right r;
6uFw+Ya#
public :
+,LWyvc' binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
[X!w@d= i OoH-E.lp template < typename T >
Q!V:=d typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*K;)~@n
{
5:f!EMb return FuncType::execute(l(t), r(t));
2HN*j~>i~ }
yxp,)os: EGQgrwY5 template < typename T1, typename T2 >
/3~L#jS typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d8w3Oz54 {
~nfOV* return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
pa+'0Y]71 }
'kcR:5B } ;
4Zwbu A?!RF7v 7)r]h? 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
; /K6U 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
_r{H)}9 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
A`f"<W-m 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。
qfE0J;e 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
$$1t4=Pz 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。。。
~at@3j}W 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
2WFZ6 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)
3rH}/`d4 下面是修改过的unary_op
NOXP}M jL"V0M]c template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
bN zb#P#hP class unary_op
goIvm:? {
bAZoi0LR
Left l;
(!5Ta7X ya8p
4N{_ public :
[-_{3qq<e <Q9l'u]3$c unary_op( const Left & l) : l(l) {}
.F 6US<] W{"sB:E template < typename T >
<lf692.3 struct result_1
D0FX"BY7 {
.s*N1
U?h typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
W4^zKnH } ;
g&xj(SMj-$ & mO n] template < typename T1, typename T2 >
fc*>ky.v struct result_2
uNyN[U {
$lf/Mg_H typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
:kR>wX } ;
vY m:V:7Y2 ^:{8z;w!( template < typename T1, typename T2 >
{kk%_q typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l'EO@D/M {
l&+O*=#Hh return OpClass::execute(lt(t1, t2));
{wz)^A
sy }
e+lun
- A
r]*?:4y[ template < typename T >
]{6/6jl typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h$'6."I {
M=Ze)X\E*' return OpClass::execute(lt(t));
O3o^%0 }
'/u|32
^^"zjl*^ } ;
p6<JpW5@_ j J{F0o {O2=K#J 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
/&Oo)OB; 好啦,现在才真正完美了。
Z8$BgP 现在在picker里面就可以这么添加了:
Nz2V aZ /Yy)=~t{ template < typename Right >
#s~;ss , picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
5VTVx1P[8 {
=l43RawAmu return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
#4bT8kq }
; R+>}6 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
2]mV9B =6dAF"b) ]%A> swCpn %JE>Z] Nj4CkMM[3 十. bind
<4Gy~? 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
i4|R0>b 先来分析一下一段例子
GFdbwn5B y{@\8B] \:J=tAC int foo( int x, int y) { return x - y;}
X+]>pA bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
x9Z89Gwi bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Qz[^J 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
{jO+N+Ez9 我们来写个简单的。
zE/l 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
b~vV++ou_ 对于函数对象类的版本:
YYn8!FIe N 5*Qnb8 template < typename Func >
,kJ7c;:i struct functor_trait
I*N"_uKU {
kC. !cPd typedef typename Func::result_type result_type;
0fewMS* } ;
! eZls 对于无参数函数的版本:
~".@mubt1$ :u,.(INB template < typename Ret >
32 i6j struct functor_trait < Ret ( * )() >
*eoH"UFYQ# {
sg7h&<Xx typedef Ret result_type;
3l<qcKKc } ;
|`:cB 对于单参数函数的版本:
>Y08/OAI.2 E'aOHSAg template < typename Ret, typename V1 >
`w
6Qsah struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Ts
!g=F {
L-w3A:jk typedef Ret result_type;
>"2jCR$/ } ;
A6=Z2i0w>X 对于双参数函数的版本:
"BSY1?k{ h,Hr0^? template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Cw(e7K7& struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
8s6[-F5 {
,pD sU @ typedef Ret result_type;
eV*QUjS~ } ;
>;4q 等等。。。
)<V!lsUx'- 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
U*a#{C7" ltuV2.$ template < typename Func >
<)TIj6 struct func_return
tAN!LI+w {
}oZ8esZU2 template < typename T >
#`3Q4 struct result_1
[nxYfER7 {
n'mrLZw typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
I]eeV+U8W } ;
i[KXkjr G{: B'08 template < typename T1, typename T2 >
# QwX|x{ struct result_2
1!^BcrG. {
ywp_,j9F typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
aaU4Jl?L } ;
VvW4!1Dl } ;
?-c|c_|$ :(XyiF<Ud :0y-n.-{ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
^rfR<Q` sX6\AYF1M template < typename Func, typename aPicker >
*N$XQ{o class binder_1
$EY[CA
E {
l\
dPfJ Func fn;
I?D=Q$s aPicker pk;
K{_~W yRF public :
U=JK WILa8"M template < typename T >
'G65zz struct result_1
KOe]JDU {
O;4S<N typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
=b$g_+ } ;
&5K3AL lB _9b_|2 template < typename T1, typename T2 >
@VP/kut struct result_2
Gs"lmX-{$j {
(+v':KH3_ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
UZt3Ua&J } ;
TkTGYh <9>L^GgXA binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
`Zuo`GP*1 mH;t)dT template < typename T >
\68bXY. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1sza\pR< {
prO&"t
> return fn(pk(t));
A?HDY_u }
'2l[~T$* template < typename T1, typename T2 >
]z7pa^ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z .`+IN(>E {
v89tV9O) return fn(pk(t1, t2));
pD P*
3 }
r9}(FL/)b } ;
:Hitx >H euf"V "?aE3$/ 一目了然不是么?
U{EcV%C2 最后实现bind
.vmCKZ ii`,cJl 6G4~-_ template < typename Func, typename aPicker >
T:'<:*pD picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
E\4ZUGy0 {
?jO<<@*2S return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
%A
`9[icy }
_JpTHpqu mtFC H 2个以上参数的bind可以同理实现。
}nM+"(} 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。
g>ke;SH%KY A\/DAVnI 十一. phoenix
3KD:JKn^ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Tpnwwx[]:| )MN 6\v for_each(v.begin(), v.end(),
pTQ7woj} (
yYJ +vs do_
+A
6kw%" [
A{{rNbCK cout << _1 << " , "
OpOR! ]
z5^Se!`5 .while_( -- _1),
V-%jSe< cout << var( " \n " )
l0!`>Xx[b )
F%ukT6xp );
v{SYz<( M1DV 9~S 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:
<aMihT)dd 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
wXeJjE%j:3 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
}z-)!8vF 那么我们就照着这个思路来实现吧:
&fxyY( KmF+3g~#s BYI13jMH+Y template < typename Cond, typename Actor >
I7#+B1t class do_while
K]U8y$^ {
nzi)4"3O Cond cd;
x5yZ+`Gc Actor act;
<ot%>\C public :
t2-bw6U template < typename T >
IrP6Rxh struct result_1
#0M,g {
`t#Ie* typedef int result_type;
HX:^:pF} } ;
f;W>:`' `ucr;P do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
\xtmd[7lb< A$'rT|>se template < typename T >
A.S:eQvS% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1'J|yq {
HuL9' M do
ld23^r {
7G8M+i3q/ act(t);
_i&awm/U }
-}<W|r while (cd(t));
CbRl/ 68HY return 0 ;
aSNTm8SYX }
.SSj=q4? } ;
L
sMS`o6 sJ/?R: LMte,zs> 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
R*psL&N 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。
>/F,Z%!&q 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。
!xh.S#B 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。
M&O .7B1} 下面就是产生这个functor的类:
,n?oNU A
ptzBs/
^'c[HVJ template < typename Actor >
I_@XHhyVZ class do_while_actor
N)Z,/w9 {
(f|3(u'e? Actor act;
/\M3O public :
s4c2 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
j_*#"}Lcp y"SVZ} ;| template < typename Cond >
'|i<?]U picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
hpJi,4r.d } ;
LHz-/0[ sP5\R# [SJ*ks,] 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
>*%mJX/F 最后,是那个do_
J0M7f] `PR)7}/< ca1A9fvo class do_while_invoker
X4U$#uI{ {
1x#Z}XG public :
BK8)'9/ template < typename Actor >
Jtxwt[ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
14p <0BG {
U_HOfix return do_while_actor < Actor > (act);
=FXZcP>h }
i`R}IP?71 } do_;
'e;]\<
0z A~6:eappH 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
h$EH|9HAb 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
0;j)rmt 最后来说说怎么处理break和continue
i5sNCt 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。
~e5hfZv|w 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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