一. 什么是Lambda
g`('
k5= 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
aN\psg 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,
yW3X<
X[F<sxw XI>|"*-l #+X|,0p class filler
2d%j6D {
IIn0w2:i public :
.Fdqn?c|+ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Q"2t: } ;
F.nJXZnJ UD0via [#}A]1N 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:
h"b;e2 .Vy*p")" Y ;JPr >o\s'i[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
fWr6f`de AYB
=iLa J?Y1G<& 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
0)c9X[sG A..,. \dIc_6/D1 !>%U8A 二. 战前分析
]6PX4oK_t 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。
A
(:7q4 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
UIpW#t %D::$,;<< ^iWcuh_n for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
}8+rrzMUB /* --------------------------------------------- */
,d^ze = vector < int *> vp( 10 );
&3jq'@6 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
[gZz'q&[) /* --------------------------------------------- */
hWzjn5w3 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
.kv/db /* --------------------------------------------- */
37#|X*L int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
KK}?x6wV0, /* --------------------------------------------- */
=N_7DT for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
P|rsq|', /* --------------------------------------------- */
@@!Mt~\ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
h"mG \xi 41pk )8~pt l~f>ve| 81O\BO.T 看了之后,我们可以思考一些问题:
u!&w"t61Nd 1._1, _2是什么?
OHz>B!` 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
i\4Q v"% 2._1 = 1是在做什么?
5kX#qT= 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
;g-L2(T05; Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
m\3r<*q6 M5mCG .GJl@==~1 三. 动工
R"j6 w[tn 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
y:FxX8S$'e ER z@o_ /(`B;? /EJwO3MW template < typename T >
(IAc*V~ class assignment
0SoU\/kUi {
W{0gtT0 T value;
=y5~7&9' public :
V}leEf2' assignment( const T & v) : value(v) {}
KNR_upO8 template < typename T2 >
.zm'E< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
RVlAWw( } ;
|FF"vRi8a7 l7rGz2:? &VY(W{\eY 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
(-V=&F_ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
oiG@_YtR ~:65e 8K ?J;* %s]l^RZ class holder
c=S-g 9J {
LU#DkuIG public :
z8#c!h<@; template < typename T >
$6~
\xe= assignment < T > operator = ( const T & t) const
R~z@voM*< {
o_2mSD! return assignment < T > (t);
=xO q-M }
/eM_:H5 } ;
p1dqDgF* ,n')3r FZ!KZ!p 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:
#MZ0Sd8]& @$5! static holder _1;
:+1S+w Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
RETq S C:$12{I?* for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
mY+.(N7m 而不用手动写一个函数对象。
'O#,;n eRlJ n&?]GyQ Z19d Ted33 四. 问题分析
UOWOOdWSB 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。
$N7:;X"l 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。
@ 2mJh^cj 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
zTFfft< 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
-0KQR{LI 下面我们可以对这几个问题进行分析。
$Cr? }'a )~hsd+ 0t 五. 问题1:一致性
uUAib<wdPL 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
QOG
S`
fh 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
B3
mD0 P7IxN)b7 struct holder
97H2hYw9l {
#
;,b4O7@ //
_IAvFJI template < typename T >
S9sFC!s1g T & operator ()( const T & r) const
+vxU~WIV& {
b;!oPT return (T & )r;
_8Si8+j }
dXKv"*7l } ;
Dh*>361y- GHQa{@m2V 这样的话assignment也必须相应改动:
nwd
02tu :K!@zT=o template < typename Left, typename Right >
J~Gq#C^e class assignment
Ji7%=_@'-# {
.Gq)@{o> Left l;
=rj5 q Right r;
"RuH"~o public :
tS2 P|fl assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
]xf
lfZ template < typename T2 >
7y",%WYSD T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Qtmsk:qm } ;
~%Y*2i
f )t
G`a ; 同时,holder的operator=也需要改动:
=,D3e+P' jWb;Xk4 template < typename T >
q9-=> assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
)Cuc]>SC {
j)Z3m @Ii5 return assignment < holder, T > ( * this , t);
YoD1\a| }
(rcH\ Ez^U1KKOE7 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
/*Z,i&eC 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
xbex6i"ZE )j6VROt return l(rhs) = r;
DU g 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
]R^?Pa1Te4 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
=G*rfV@__V `0+zF- template < typename Tp >
?i*kwEj= class constant_t
A7.$soI\
{
\NbMS C&H const Tp t;
6Lw34R public :
WU-.lg'c' constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
M%f96XUM template < typename T >
i(q%EMf const Tp & operator ()( const T & r) const
H*_:IfI! {
#uNQ+US0 return t;
zBWn*A[4 }
^ N]u } ;
oDp!^G2A" iARIvhfdi 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
pg69mKZ$ 下面就可以修改holder的operator=了
Qcu1&t\ C P@'<OI template < typename T >
RE]u2R6Y assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
,.u7([SGm {
s OD>mc#%Y return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
_yTGv- }
' } rUbJo 8D
eRs# 同时也要修改assignment的operator()
z65|NO6JW. ysA~Nq@ template < typename T2 >
xW*L^97 ; T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
QK-_~9V 现在代码看起来就很一致了。
XGZ1a/x;s ,u|vpN 六. 问题2:链式操作
U/E M(y 现在让我们来看看如何处理链式操作。
sHO6y0P 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。
>
TG:}H(J 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。
HT/zcd)}# 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。
0_Tr>hz 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
f.0~HnNg1 <5MnF template < typename T >
+)Tt\Q%7 struct result_1
Hep]jxp+ {
tWVbD%u^ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
[E_6n$w } ;
XA}! ']1j Mn 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
)'(7E$d gQf'|%)AJ template < typename T >
hA6!F#1 struct ref
KumbG>O {
F+R4nFA typedef T & reference;
zzi%r=%r& } ;
]ERPWW;^ template < typename T >
Ia:n<sZU struct ref < T &>
1]#qxjZ~ {
[;II2[5 , typedef T & reference;
),5^b l/ } ;
<R>qOX8 9RwD_`D(MN 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
%..{ c#V H2 7_T]\ template < typename T >
R[5*]$(b typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
A:F*Y%ZW {
#
)-Kf return l(t) = r(t);
$-Q,@Bztq }
q%,q"WU 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
v-2O{^n 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
,g%2-#L% {E!ie{~ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
8C4DOz| _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
QbqEe/*$_ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
FQ>KbZh +5 调用divide的对象返回一个add对象。
qczGv2%! 最后的布局是:
'E+Ty(ED5 Add
\;&9h1?Mn / \
A 1x?_S"a Divide 5
<*0^X%Vf\ / \
0XFJ/ _1 3
O=8:K' 似乎一切都解决了?不。
:P<}
bGN 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。
m&jh7)V 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。
Y~( #_K 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:
U'@eUY(Ov$ k$?zh$ template < typename Right >
8r(S=dA assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
i ]gF
6:& Right & rt) const
L=ZKY {
~{'.9 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
4FEOV,n }
cf?*6q?n 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
%M^X>S\% 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。
{tMpI\>S 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。
w+gA3Dg 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。
Am&/K\O 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。
Zp]{e6J 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?
+{N LziO 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:
=<j8)2 =8[4gM+ template < class Action >
L,V\g^4$K class picker : public Action
<Hl.MS {
j_c0oclSz public :
, A?o picker( const Action & act) : Action(act) {}
'0D2e // all the operator overloaded
}Wjb0V } ;
% \Nfj)9 2,?4'0Z@R Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
j#r|t+{"C 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
74hGkf^S 0TK+R43_ template < typename Right >
2[: *0 DV# picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
/ 2>\Z ( {
_]H$rf,Rc return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
IM),cOp= }
p*E_Po ) D:M_T2 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
S83wAr9T 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。
;g$s`l/
4 thcj_BZ8 template < typename T > struct picker_maker
`J \1t
K{ {
0\#uxzdhJ typedef picker < constant_t < T > > result;
[xq"[*Evv } ;
/H&: template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
)MqF~[k<- {
B]~#+rMK typedef picker < T > result;
?kvkkycI } ;
#R v&b@K +[M5x[[$ 下面总的结构就有了:
;|&Ak_I2G 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。
YFgQ!\&59 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。
*.4;7# picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
R}7>*&S: 至此链式操作完美实现。
289teU n.P$7%G`2 {t`UV, 七. 问题3
(cJb/|?3 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。
GY 4?}T^s Kg^L
4Q template < typename T1, typename T2 >
q@1!v ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ZOvMA]Rf {
FM:ax{ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
^;4nHH7z-, }
Ex^|[iV 6U)Lhf\'o 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:
"MZj}}l ;Q>(%"z}; template < typename T1, typename T2 >
m:A7*r[ struct result_2
!~PLW] Z4 {
1^rODfY 0 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
.PBma/w
W } ;
pv1J6 f@lRa>Z(Fm 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?
//*>p 这个差事就留给了holder自己。
_D7MJT ~jMdM~} wZN<Og+; template < int Order >
2ijw g~_@ class holder;
!/O c)Yk template <>
Ym6zNb8
bQ class holder < 1 >
c-8Pc]+g {
!m(5N4:vV public :
z17 template < typename T >
| W:JI struct result_1
so_ {
+o})Cs`|=A typedef T & result;
g(m3
& } ;
%toxZ}OP template < typename T1, typename T2 >
v&oE!s# struct result_2
C'3/B)u}l {
tAH,3Sz( / typedef T1 & result;
j&) "a,f } ;
6KP"F[8I template < typename T >
6-C9[[g< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
4h wUH {
n|
=k9z<y8 return (T & )r;
&qqS'G* }
Uv'.]#H< template < typename T1, typename T2 >
Rg~ ~[6G> typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
*l:5FTp {
sIpq return (T1 & )r1;
\AV6;;}& }
k6-.XW } ;
Z=`\U?, }wzU<(Rx template <>
Z{nJ\` class holder < 2 >
~L
j[xP {
A7@5lHMF public :
c`I`@Bed template < typename T >
<EKDP>,~ struct result_1
>!:uVS {
.hW_P62\# typedef T & result;
A|p O } ;
diN5*CF'~ template < typename T1, typename T2 >
_
h\wH; struct result_2
%9hzz5# {
J2VhheL`J typedef T2 & result;
PK^{WF}L; } ;
^Z]1Z template < typename T >
dE9xan typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Z'iXuI49 {
WF#eqU*& return (T & )r;
ka3Jqy4[ }
sS#Lnj^`% template < typename T1, typename T2 >
;\yY* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
`h+ia/ {
wlr/zquAE9 return (T2 & )r2;
e-vL!&;2 }
En%PIkxeR } ;
@Q~Oc_z F/;uN5{o xJ H]>#XJ 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> >。
><9E^ k0. 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
{iiHeSD 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
D h y 3gZ|^h6
+ return l(i, j) = r(i, j);
|4NH}XVYJ> 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
d7Lna^ O}\$E{- return ( int & )i;
n]G!@-z return ( int & )j;
=w='qjh 最后执行i = j;
L/,#:J 可见,参数被正确的选择了。
bp Q/#\Z V~p/P ZnDI
J&S hhQLld4 Sgp$B: 八. 中期总结
lN"%~n? 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:
)z# 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
qTFktJZw 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
G/ToiUY 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
??Zh$^No: Z>1\|j m~a' g2;!AI5f #`R`!4 v:0. 九. 简化
~_^#/BnAl 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。
k fS44NV 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
0 =#)-n 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:
/Zs;dam 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
1s5FjD?M +-*/&|^等
lJHV c"*/ 2. 返回引用。
^b)8l =,各种复合赋值等
hd*bPj; 3. 返回固定类型。
Cisv**9 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
$oKT-G 4. 原样返回。
<RzGxhT operator,
eZ+pZ q 5. 返回解引用的类型。
`BA wef operator*(单目)
K
cI'P( 6. 返回地址。
Eshc "U operator&(单目)
T0L h"_X3 7. 下表访问返回类型。
JD1IL` ta; operator[]
9AQMB1D*v4 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
LlAMtw" operator<<和operator>>
}!{9tc$<b ];X[x s 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。
F!m/n!YR 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
0c*y~hUVZ RzG7Xr=t template < typename Left >
Z9rmlVU6! struct value_return
\%Wu`SlDp9 {
5&V0(LT]C template < typename T >
R7YLI1ov struct result_1
(3kz(6S {
o'nju.' typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
_ZUtQ49 } ;
Y]
Q=kI NYopt?Xg template < typename T1, typename T2 >
{.=4; struct result_2
!Cse,6/Z {
UzZzt$Kw typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
VB x,q3. } ;
]7SX _:'* } ;
HPM
ggRs y"4Nw]kU ;Y<Hi\2oy 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
^id9_RU Ak(_![Q:q\ 下面我们来剥离functor中的operator()
>jI(^8? 首先operator里面的代码全是下面的形式:
\va'>?#o1 ('yBIb\ue return l(t) op r(t)
MVe:[=VOT| return l(t1, t2) op r(t1, t2)
aH6{_eY return op l(t)
]ADj9 return op l(t1, t2)
Y![m'q}K return l(t) op
d8l T+MS= return l(t1, t2) op
r)S tp`p return l(t)[r(t)]
#NU;$& return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
WDznhMo b[}f]pB@n 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:
'n1-?T) 单目: return f(l(t), r(t));
QkMK\Up return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
c@p4,G 双目: return f(l(t));
Y`$dtg { return f(l(t1, t2));
AUCk] 下面就是f的实现,以operator/为例
')]K& 2flgfB}2k struct meta_divide
1eiV[z$? {
3Yu1ZuIR template < typename T1, typename T2 >
A6D.bJ) static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
_^{!`*S {
p6=L}L return t1 / t2;
=3KK/[2M }
1;O%8sp& } ;
/W4F(3oM &OpGcbf1 这个工作可以让宏来做:
Ur^~fW1o 6 <&jY #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
t^N
92$| template < typename T1, typename T2 > \
a>w@9 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
*=+m;%]_ 以后可以直接用
C)w11$.YQ9 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Cso!VdCX 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
<A% } (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。。。)
(;1rM}B;1 `U-i{i 3aMfZa<= 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
j+B+>r^ g.3 .
C? template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
xc|pl!ns class unary_op : public Rettype
\_H-TbU8 {
,:RHhg Left l;
vAeh#V~# public :
]#)1(ZE unary_op( const Left & l) : l(l) {}
RPH]@ *Ru@F: template < typename T >
IP)?dnwG typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^;on {
?|Q[QP return FuncType::execute(l(t));
_oOEMQb }
9wR-0E
) E:EXp7 template < typename T1, typename T2 >
6Xu^cbD typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<>!Y[Xr^ {
8&q|*/2 return FuncType::execute(l(t1, t2));
2|J>e(&akY }
&hciv\YT2W } ;
j2oHwt6" 3Zy $NsY3 m53XN 同样还可以申明一个binary_op
HH_w!_f P F#X8+&J template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
(``EBEn class binary_op : public Rettype
-N'xQ(#n3q {
bf~gWzA Left l;
o;.6Y `-fJ Right r;
x 6=Yt{ public :
;QMRm<CLV binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Gp}:U>V) #;4afj:2g template < typename T >
8|:bis~wm typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)(&Z&2~A {
gY)NPi}!` return FuncType::execute(l(t), r(t));
qU ESN! }
a'sa{> Oy U[( template < typename T1, typename T2 >
BU\P5uB!V typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%by8i1HR {
mFL"h return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
{Ac5(li_ }
{Q/XV= } ;
H.sYy-_]F :o!bz>T C~C}b 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
d%IM`S;fh 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
VBHDI{HzRv DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
v% mAU3M 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
ze%kP#c6!
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
`RRC8 ]l 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
#LP38wE 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
KY1(yni&8[ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
3*N-@;[>b 下面是修改过的unary_op
{J`]6 ba Y[oNg>Rz template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
{9yv3[f3 class unary_op
T]&%
KQ {
zF+NS]XK Left l;
Fpz)@0K; zli@X Z# public :
u}zCcWP|L W(5et5DN, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`# N j8 Z/y&;N4 template < typename T >
jacp':T struct result_1
Dgb@`oo {
*aE/\b typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
b4l=Bg" } ;
RyI(6TZl Gp0B^^H$ template < typename T1, typename T2 >
zQ;jaS3hf struct result_2
AKKp-I5 {
jm|x=s3}h typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^jY'Hj.Bs } ;
RnvPqNs oCl
$ 0x template < typename T1, typename T2 >
QkEIV<T&)l typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
F XpI-?#E< {
]n8
5.DF return OpClass::execute(lt(t1, t2));
r2KfZ>tWg" }
-vRZCIj! r&^xg`i[z> template < typename T >
h.A@o#x typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RW4}n<
88 {
\Lp|S:u return OpClass::execute(lt(t));
3LxhQVx2 }
>mk} Ts+S>$ } ;
Z6.0X{6nA .?16w`Y X:aLed_{f 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
{_ &*"bK 好啦,现在才真正完美了。
m|:O:< 现在在picker里面就可以这么添加了:
;WF3w qDMVZb-(# template < typename Right >
PrA?e{B5m picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
lT`y=qR| {
0E6>PE; return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
S;!l"1[; }
: h"Bf@3 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。
{8!\aYI W @X/Z8.( v;S_7# 9n(.v} k<bA\5K 十. bind
?3f-"K_r 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。
L7\rx w 先来分析一下一段例子
'U9l fyRSg B00$ Yy,i,c`r int foo( int x, int y) { return x - y;}
PRR]DEz bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
'Y6x!i2 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
EWI2qaSnO 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。
my.%zF 我们来写个简单的。
^Po^Co 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
q+KGQ* 对于函数对象类的版本:
2Hh5gD|> oS2L"# template < typename Func >
j %3wD2 l struct functor_trait
s{"}!y=] {
td}%reH typedef typename Func::result_type result_type;
LSX;|#AI } ;
GmjTxNU@ 对于无参数函数的版本:
ws^ 7J/8 !>n^ ;u template < typename Ret >
i!|OFU6 struct functor_trait < Ret ( * )() >
E46+B2_~zk {
JO|%Vpco typedef Ret result_type;
EFd9n } ;
m2i'$^a# 对于单参数函数的版本:
iSiez' _4Ciai2Ql template < typename Ret, typename V1 >
c.<bz struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
l r16*2. {
G_5uO58 typedef Ret result_type;
^lI>&I&1 } ;
&l&B[s6[ 对于双参数函数的版本:
R#K,/b%SV C0RnBu template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
`$fKS24u struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
WbIf)\ {
^]{)gk8P~2 typedef Ret result_type;
[]\=(Uc; } ;
dKG 2f 等等。。。
lRy^Wp 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
2r =8&~9z \$Jz26
-n template < typename Func >
./Y5Vk#Rp\ struct func_return
P+9%(S)L3 {
i]8 +JG6 template < typename T >
y3^>a5z!x struct result_1
acPX2B[jJ {
v`G [6Z typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ees^j4 } ;
w~}*MsB y)Y0SY1\j template < typename T1, typename T2 >
8<2
[ F struct result_2
B%L dH {
Ub"6OT1tl typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
UP+4xG } ;
4^OPzg6Z%p } ;
bvR0?xnq !_a@autj RTXl3
jq 最后一个单参数binder就很容易写出来了
dXBXV>rbB t>Ot)d template < typename Func, typename aPicker >
4:50dj class binder_1
n/zTS3< {
UHaY|I${U Func fn;
<,X?+hr aPicker pk;
+~ZFao qf public :
oiKY2.yW n[`KhRN template < typename T >
#_U[T struct result_1
5nQxVwY {
%]KOxaf_z typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
u/,ng&! } ;
gf]k@-) 2B!Bogs template < typename T1, typename T2 >
4u.v7r struct result_2
;d#`wSF`G {
i*3*)l y typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
+{7/+Zz } ;
W["c3c IW~q,X+`V
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
UpoTXAD}k a6/$}lCq template < typename T >
v"~0 3-SX typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=Felo8+ {
B=,j$uH return fn(pk(t));
.!><qVg }
|s}7<A template < typename T1, typename T2 >
`%5~>vPS typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/W @k: {
o4l=oY:' return fn(pk(t1, t2));
|PY*"Ul }
BQ
/0z^A } ;
Y \oz9tf8 PDQ\ND 920 o]Dh=t 一目了然不是么?
{i!@C(M3 最后实现bind
%aHQIoxg xUw)mUn@N -Y:^<C^^&8 template < typename Func, typename aPicker >
VW%eB picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Zf [#~4 {
V9SkB3-' return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
ndB [f }
6.0/asN} !=t.AgmL 2个以上参数的bind可以同理实现。
kH9fK80 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
T=-$ok`G V]fsjpvlmr 十一. phoenix
)RZ:\:c Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
{YT@$K]w, !92zC._ for_each(v.begin(), v.end(),
c1CUG1i (
+o*&JoC do_
~a
RK=i$F [
&nXa/XIZ_ cout << _1 << " , "
C EMe2~ ]
Ga9^+.j .while_( -- _1),
LNU#NJ^Axt cout << var( " \n " )
u&7c2|Q )
JPt0k );
OqW (C d7)EzW|I; 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:
PRpW*#"EI 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
"^3pP(8;~ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
qE W3k), 那么我们就照着这个思路来实现吧:
:~gG]|F E5EAk6 q n2X._` template < typename Cond, typename Actor >
8`?vWJS class do_while
`~S; UG {
~,:
FZ1wh Cond cd;
%Q2<bj] Actor act;
iAWd
9x public :
__Tg1A template < typename T >
3u g-cq struct result_1
~ v21b? {
=Kh1HU.F typedef int result_type;
'
6#en9{L } ;
UrhSX!g/A> <6(&w9WY do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
}.$5'VGO Eqc,/ template < typename T >
kd3vlp typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P!*G"^0< {
A@I ( &Z do
C2/B1ba {
}vGWlNd#g act(t);
PE7D)!d
T }
fZ6"DJZ while (cd(t));
1p%75VW return 0 ;
Vr1yj }
c&rS7% } ;
VBe.&b8 &|8R4l C| )?zlhsu}1; 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
<Jwx| 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
>I^_kBa 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
[fjP.kw;J 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
( ;(DI^Un8 下面就是产生这个functor的类:
dRXEF6G x_K8Gr#Z 0 '9R.$,N template < typename Actor >
+uD4$Wt_F class do_while_actor
p+pBk$4 {
ivb?B,Lz0 Actor act;
K>a+-QWK3 public :
"{igrl8 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
I\FBf&~ 0qPbmLMK template < typename Cond >
:Q@qR((&o picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
zZ11J0UI } ;
^zs]cFN#% u}:p@j}Zv F CbU> 1R 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
dQkp &. 最后,是那个do_
Q Jnji dhAkD-Lh c<c"n' class do_while_invoker
HT:
p'Yyi {
*sPG,6> public :
+ yF._Ie= template < typename Actor >
'q:t48& do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
ff3HR+%M {
0:SR29(p1 return do_while_actor < Actor > (act);
(>
{CwtH][ }
MkCq$MA } do_;
erW[q mTsl"A> 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
{@7{!I|eD 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
s,*kWy"jp 最后来说说怎么处理break和continue
6L)]nE0^ 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
Q-qM"8I 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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