一. 什么是Lambda
g;-CAd5 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
pvX\kX3} 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,
t({:TQ Uu
G;z5 x{=ty*E B$fL);l- class filler
k'm!| {
k}/0B public :
;lP) void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
IkD\YPL; } ;
/Qbt o0AREZ+I y0Ag px 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
<jxTI%'f59 8NpQ"0X */6PkNq BwbvZfV| for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
7dAa~!/( NJ3b Oq PQ1\b-I 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
cd\0 F$d`Umqs;P gg933TLu(Q sq*sb dE 二. 战前分析
[ $B 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
Qd$d*mwg: 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
H$Q_K<V x#U?~6.6 Bisht%]^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
?!b}Ir<1j /* --------------------------------------------- */
w_6h
$"^x vector < int *> vp( 10 );
gJ :Z7b transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
/,wG$b+ /* --------------------------------------------- */
wuI+$? sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
\=1k29O /* --------------------------------------------- */
7n5bI\ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
$kg!XT{V /* --------------------------------------------- */
PbCXcs for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
F8.Fp[_tM /* --------------------------------------------- */
K@ 6$|.bc for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
%*zgN[/w qHklu2_% VcA87*pel nx84l 7< 看了之后,我们可以思考一些问题:
]=7}Y%6 1._1, _2是什么?
u9_ Fjm}& 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。
_=}Efy7 2._1 = 1是在做什么?
=T!iM2 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。
5'Y @c 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。
)lE]DG! vA*!82 {O[a+r.n 三. 动工
gM '_1zs
U 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
KYZ/b8C D`V03}\- zvL;.U >iDV8y template < typename T >
Y7{IF X class assignment
N[~RWg {
km|;T! T value;
'D;v>r public :
i]JD::P_H assignment( const T & v) : value(v) {}
o+r?N5 template < typename T2 >
RQ;pAO T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
hQv~C4Wfrf } ;
BRLrD/8Le 1kEXTs=, 9LI#&\lba 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Rt} H.D
# 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
_0Qp[l-
wM9HZraB< '_N~PoV jdqVS @SD class holder
W<_9*{|E; {
{OtD+% public :
>x]b"@Hkw template < typename T >
DO`
K_B assignment < T > operator = ( const T & t) const
hd0d
gc {
SVB> 1s9F return assignment < T > (t);
NCR4n_ }
<&^P1x<x } ;
A/ZZ[B- j}t"M|` W5z<+8R 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:
6Lj=%& HI&N&a9C static holder _1;
HqC
1Dkw Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
=;Ap+} DLggR3K_\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#[ZToE4 而不用手动写一个函数对象。
<q\OREMsq H2[VZ&Pg @D1}). 9j<qi\SSI 四. 问题分析
@pq2Z^SQ H 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。
:x88 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。
&BTgISYi 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
wzX(]BG 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
r'*x><m' 下面我们可以对这几个问题进行分析。
jEU`ko_ A.- j5C4 五. 问题1:一致性
]+4QsoFNt 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?|
r:N =?X`N 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
^V6cx2M ZW+M<G struct holder
J34/rL/s {
fL$U%I3 //
V Ioqn$ template < typename T >
&k53*Wo T & operator ()( const T & r) const
@}K|/ {
?OjZb'+=K return (T & )r;
yBKEw(1 }
80m<OW1 } ;
+9 gI^Gt +|0f7RB+R 这样的话assignment也必须相应改动:
??5y0I6+ a%nksuP3 template < typename Left, typename Right >
]F'o class assignment
LK>AC9ak< {
lK VV*RR} Left l;
Y9<N#h# Right r;
"kb[}r4? public :
wmV7g7t6 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
7=3'PfS template < typename T2 >
9Gh:s6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
wqnrN6$jf } ;
W _b!FQ] VZz>)Kz: 同时,holder的operator=也需要改动:
]&b>P ;j: 3*(w=;y template < typename T >
Uf,fd assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
kO3N.t@n {
6lAHB*` return assignment < holder, T > ( * this , t);
e0Jz|?d= }
ztEM>xsk 8pXului 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
<sncW>?!~ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
D$?}M> Hd_W5R return l(rhs) = r;
-bP_jIZF;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。
)JsmzGC0 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
t,]E5,1 af- template < typename Tp >
-\|S=<
g class constant_t
zn)Kl%N^ {
w7E7r?)Wl| const Tp t;
Wm^RfxgN/ public :
1@Gmzh
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
UJ?qGOM3x> template < typename T >
V44M=c7E const Tp & operator ()( const T & r) const
w D}g\{P {
B:]%Iu| return t;
o+0x1Ct3P }
X/qLg+X } ;
PdD,~N# uGz>AW8a3 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
;oM7H*WC 下面就可以修改holder的operator=了
"8l&m6`U- %~rXJrK template < typename T >
[bh8Nj\E assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
V`& O` {
zDohp 5, return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
yt[vd8O'c }
a,ZmDkzuv 7^FJ+gN8b 同时也要修改assignment的operator()
ad#4W0@S ~YQH] template < typename T2 >
"CY#_) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
De`p@`+<#~ 现在代码看起来就很一致了。
|kc#=b@l n\w2e_g;N 六. 问题2:链式操作
?B['8ju 现在让我们来看看如何处理链式操作。
PBOZ^%k 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。
c]PG5f xf 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。
[4
y7tjar^ 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。
_eZ*_H,\ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
[BZA1, y*<x@i+h template < typename T >
s9[547?` struct result_1
"pMx( {
PD$'
~2 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
x2h5,.K } ;
,GUOq!z nm#,oX2C 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:
srQ]TYH , [ f;o3 template < typename T >
g>pvcf( struct ref
L+D 9ZE] {
<44A*ux typedef T & reference;
Z/G?wD|B } ;
<c.8f;1F template < typename T >
>e"vPW*[ struct ref < T &>
+)ba9bJ| {
<^da-b>C typedef T & reference;
b Od<x
>@ } ;
.D{He9 o2rL&
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
d#1yVdqRl 0sfb$3y template < typename T >
4Kh0evZ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
-gB9476- {
CmxQb,Ul s return l(t) = r(t);
3eERY[ }
$*+IsP! 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
"[dfb#0z` 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
} /*U~!t p(6KJK\ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
"'74GY8, _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
I=2b)"t0 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
8(>2+#exw +5 调用divide的对象返回一个add对象。
YY4q99^K 最后的布局是:
u';9zk/$ Add
txik{' : / \
Sjp ]TWj Divide 5
:nS$cC0x* / \
} 89-U _1 3
Zo<j"FG 似乎一切都解决了?不。
Ay0.D FL 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
6d(D>a 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
dJ{q}U OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
:i>If:>g IictX"3lh template < typename Right >
z/,&w_8,: assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
K%ptRj$ Right & rt) const
`\$EPUM {
^[6el_mj return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Y94S!TbB }
ly#jl5wmT 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
'
eh }t 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。
&dG^ M2g-F 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。
K3k{q90
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。
VWc)AfKe 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。
66-tNy 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?
F+ %l=
fs 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:
c~+KrWbZ~ tl;b~k template < class Action >
1Qw_P('} class picker : public Action
=!\Y;rk {
=Z ql6D public :
.C` YO2, picker( const Action & act) : Action(act) {}
)|/%]@` N // all the operator overloaded
x4K A8 } ;
6{quO#! qw
03]a 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。
pI_dV44W 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:
2 w6iqLr? /;kSa}"Q template < typename Right >
M@o^V(j picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
,m8mh)K?0> {
_+X-D9j(l return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
p| ?FA@ 3 }
mV^~ ]tzF
Ob Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
yfal'DqKF 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 m W>5[_d template < typename T > struct picker_maker
Sy']fGvx {
Y::O*I2 typedef picker < constant_t < T > > result;
kD0bdE| } ;
#; f50j!r template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
dyk(/#*7W {
)xiu
\rC typedef picker < T > result;
}m'n1tm;
} ;
yO}5.
x[0O*ty-*< 下面总的结构就有了:
7WwE] ^M 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。
~Hu!iZ2] 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。
>ZW|wpO picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
050,S`%<g8 至此链式操作完美实现。
]x{.qTtw ;s;3cC! k(M:#oA! 七. 问题3
kIX1u<M~ 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。
4v`IAR?&K; SZEi+CRs0 template < typename T1, typename T2 >
Inn{mmz
1 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`<7!Rh,tS^ {
\H~zN]3^
return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
:m(DRD }
IrMB=pWo 6i2%EC9 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:
|JP19KFx'B L SP p template < typename T1, typename T2 >
&!OEd] struct result_2
hHGuD2% {
&w#! typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
+[<YE } ;
0 ZM(heQ B\v+C!/f| 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?
;AE-=/< 这个差事就留给了holder自己。
'3Lu_]I- jn:_2g[ 8AX_y3$ template < int Order >
__2<v?\ class holder;
|1RVm?~i template <>
%IX)+
Lp` class holder < 1 >
](A2,F
9(U {
wWy;dma# public :
Vv45w#w; template < typename T >
X!p`|i struct result_1
)@X0'X< {
1[^YK6a/ typedef T & result;
IQRuqp KL } ;
?%h$deJ template < typename T1, typename T2 >
V`1,s~"q struct result_2
;~EQS.Qp {
PDuc;RG typedef T1 & result;
xwf-kwF8^ } ;
+yp:douERi template < typename T >
{]< G=]' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
k~^4 {
I I+y return (T & )r;
D &"D[|@ }
du66a+@t template < typename T1, typename T2 >
+cfEyiub typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
qcS.=Cj?) {
V0=%$tH return (T1 & )r1;
lL:a}#qxU }
yQiY:SH } ;
IT1YF.i lPZ(c%P template <>
4|=>gdW)KN class holder < 2 >
nt#9j',6Rn {
~v+kO~ public :
j#1G?MF template < typename T >
l1)~WqhE} struct result_1
STp9Gh- {
OG/b5U typedef T & result;
QQM:[1;RT } ;
USVDDqZ template < typename T1, typename T2 >
Io1j%T#ZT struct result_2
:&IHdf0+ {
;=Ma+d# typedef T2 & result;
>>y`ap2%V } ;
>R+-mP!nj template < typename T >
]JrD@ Vy typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
tk&AZb,sP {
+/~]fI return (T & )r;
eV[{c %wN: }
fg^AEn1i template < typename T1, typename T2 >
gV2vwe typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
V\cbIx(Z^ {
x]{P.7IO' return (T2 & )r2;
D&G6^ME }
{821e&r } ;
[';o -c"! T$5wH )< r#sg5aS7O| 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
/Y#8.sr 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
ZnEgU}g<2 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
* Gg7(cnpw x?Abk return l(i, j) = r(i, j);
AY AU 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Kh]es,$D sL$sj|" S return ( int & )i;
?Mjs [| return ( int & )j;
;_,jy7lf 最后执行i = j;
JW
D`} 可见,参数被正确的选择了。
9@*pC@I) yu;EL>G_AY :zHSy&i` ~7:q+\ N[_T3( 八. 中期总结
/5,6{R9 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
ynsYU( 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
)s!A\a`vEd 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
/!]K+6>u 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
%J*1F S5).\1m h[ 56pj(}eq V IzIl\<aM 6tH}K ,RPb<3
B 九. 简化
D?KLV_Op 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
@K"$M>n$Z 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
[G_ ;78 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:
=[n !3M+X 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
$O |Xq7dp +-*/&|^等
(%^C}`|EA 2. 返回引用。
02]HwsvZ =,各种复合赋值等
`{#""I^_ 3. 返回固定类型。
%DttkrhL 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
#VhdYDbW 4. 原样返回。
Y1Ql_ operator,
(#dR\Di 5. 返回解引用的类型。
[r2V+b.C operator*(单目)
6nA9r5Ghv 6. 返回地址。
YIN* '!N operator&(单目)
zw3I(_d[ 7. 下表访问返回类型。
"smU5 s,P operator[]
PcsYy]Q/ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
q>%B @' operator<<和operator>>
W%rUa&00 =sWK;` OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
MgiW9@_( 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
>:.c?{%g* +P))*0(c_ template < typename Left >
rw)!>j+&A struct value_return
OI Fjc0 {
~vYFQKrb template < typename T >
dsX"S;`v struct result_1
o"qxR'V {
U2`:' typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
7b~uU@L` } ;
I!!cA?W b\\lEM>o1 template < typename T1, typename T2 >
!}}
)f/ struct result_2
uBG!R#T {
vAP1PQX; typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
PC5$TJnj3 } ;
+/_XSo } ;
,./n@.na $mT)<N ;w _ow7E\70 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
XnYX@p LmY[{.'tX 下面我们来剥离functor中的operator()
Eg&5tAyM 首先operator里面的代码全是下面的形式:
W2`3PEa F^.]g@g.| return l(t) op r(t)
;Mmu} return l(t1, t2) op r(t1, t2)
T:
My3&6 return op l(t)
uNEl]Q]<e] return op l(t1, t2)
{.U:Ce return l(t) op
B3yTN6- return l(t1, t2) op
,5U[#6^ return l(t)[r(t)]
CY=lN5!J return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
O:'qwJ#~ x;SY80D 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
fJNK@F 单目: return f(l(t), r(t));
83]m/Iz return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
du0o4~- 双目: return f(l(t));
{ZdF6~+H(! return f(l(t1, t2));
;I@\}!%H 下面就是f的实现,以operator/为例
HP7~Zn)c Sz|kXk6&9 struct meta_divide
(:]+IjnE {
`'3&tAy template < typename T1, typename T2 >
K8&) kfyI static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Txl|F\nK` {
b{&'r~ return t1 / t2;
W8x&:5Fc)3 }
|Ch,C } ;
\-Xtbm @+nCNXK 这个工作可以让宏来做:
Oc,HnyV+ 0s Jp,4Vv #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
{2Ew^Li template < typename T1, typename T2 > \
NB44GP1-@ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
%TAS4hnu% 以后可以直接用
pyX:$j2R+% DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
}(DH_0 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
y8C8~ -&OK (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。。。)
~K5A$s2 K}
T=j+ 3(t3r::& 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
v:Gy>& E
?bqEW( template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
6WIs*$T2* class unary_op : public Rettype
\ntUxPox. {
PJ&L7 Left l;
\M|:EG% public :
ai?N!RX%H unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`'5vkO> BHU$QX template < typename T >
LXJ;8uW2y typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
aO(iKlZ$ {
{98e_z w return FuncType::execute(l(t));
vf#d }
0s{7=Ef 4^YE*6z template < typename T1, typename T2 >
n'q:L(`M typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9LBZMQ {
? EHheZ{ return FuncType::execute(l(t1, t2));
y3j"vKG }
_Yp~Oj } ;
NOkgG0Z zG/? wP" @TXLg2 同样还可以申明一个binary_op
'3sySsD&O Olh{<~Fv template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Rrl class binary_op : public Rettype
P zM yUv {
D *PEIsV Left l;
1ZRkVHiz0 Right r;
Z^'\()3t public :
#pK"
^O*! binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
u3,O)[qV %yjD<2J; template < typename T >
Y.tT#J^= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ITn PF{N {
j!%^6Io4 return FuncType::execute(l(t), r(t));
UuF(n$B }
u-:3C<&> PXJ7Ek*/ template < typename T1, typename T2 >
lQ!OD&6 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<Q- m & {
rMZuiRz* return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
1(:!6PY }
M;OMsRCVO } ;
5E~^-wX ZE_ o59$vX, 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
O&|<2Qr 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
^->S7[N? DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
|Nj6RB7 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。
y35~bz^2 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Ov?J"B'F 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。。。
p)?6#~9$ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
-]D/8,|s 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)
|rZMcl/ 下面是修改过的unary_op
blIMrP% SUUN_w~ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Rc1k_fZ} class unary_op
Q3&q%n|< {
r-.@MbBm Left l;
1TGRIe) ;`:YZ+2
Z public :
GfEWms8z $GGaR x unary_op( const Left & l) : l(l) {}
2@GizT*mA |b.xG_-s1 template < typename T >
X~JP
1 struct result_1
PS[ C!s&KE {
{A:uy typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
,bdjk( } ;
tLfhW1" W [K.|8ho template < typename T1, typename T2 >
mOn_#2=KF struct result_2
g""GQeR {
ow3.jHsLA typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
}F _c0zM } ;
LjG^c>[:m 5Q"w{ n template < typename T1, typename T2 >
f6`GU$H typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'= fk;AiQ {
er)I ".| return OpClass::execute(lt(t1, t2));
"W(Ae="60 }
k_0@,b3 3+>n!8x ;A template < typename T >
IyyBW2 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
SNH 3C1 {
Z}dK6h5+' return OpClass::execute(lt(t));
)&7.E }
4#0 3x:/<\ "Nj/{BU } ;
Wa<<"x$ p#ar`-vQ A:r?#7 Ma 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
J}X{8Ds9 好啦,现在才真正完美了。
6-
i.*!I 8 现在在picker里面就可以这么添加了:
gtA34iw 0Lxz?R x]< template < typename Right >
&HM-UC| picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
J @"# {
p1Zb&:+ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
^}d]O( }
e}e8WR=B 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。
y3dk4s77 A>yU0\A YNU}R/u6^ _]>1(8_N +JU, ^A#X 十. bind
&&X,1/ 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。
.z`70ot? 先来分析一下一段例子
y!77gx?- Mn.,?IF`K d qn5G!fI int foo( int x, int y) { return x - y;}
2ndn8_l bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
6@J=n@J$p bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
B ;1qy[ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
>0IZ%Wiz 我们来写个简单的。
f
V. c6 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
WVbrbs4 对于函数对象类的版本:
%X{EupiFA _95296 template < typename Func >
M<fhQJ struct functor_trait
(CmK>"C+ {
EiW|+@1 typedef typename Func::result_type result_type;
:o'XE|N } ;
`
R6`"hx$ 对于无参数函数的版本:
T
pkSY`T )u)=@@k21 template < typename Ret >
e`D}[G# struct functor_trait < Ret ( * )() >
S\e&xUA;| {
W7i|uTM typedef Ret result_type;
Tu#< {'1$ } ;
RdTM5ANT 对于单参数函数的版本:
yGZsNd {a& {m.$EoS template < typename Ret, typename V1 >
{*ak>Wud struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
?{{w[U6NE {
ETe4I`d{ typedef Ret result_type;
'ZfgCu)St } ;
Y`|+sND 对于双参数函数的版本:
J-F".6i5 "s*-dZO template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
T~TP struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
#%0V`BS7n {
{4 Of. typedef Ret result_type;
1uw#;3<L } ;
157_0 等等。。。
'|C3t!H` 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
'X`Z1L/ *z=_sD?1 template < typename Func >
Lsmcj{1d struct func_return
?Ec9rM\ze {
7|P
kc(O template < typename T >
U2oCSo5:3N struct result_1
Y?T{>"_W {
^u/%zL typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
y7R#PkQ~ } ;
Hd|l6/[xz $`=p] template < typename T1, typename T2 >
--$o$EP` struct result_2
fV(3RG {
NWBYpGZx typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
^4y]7p } ;
[M_{~1xX } ;
L+%"ew fCl}eXg6w XZ
rI w 最后一个单参数binder就很容易写出来了
mCtS_"W wucdXj{% template < typename Func, typename aPicker >
));#oQol9 class binder_1
"cH RGJG# {
97}]@xN= Func fn;
BG{f)2F\ aPicker pk;
)^h6'h` public :
<_tmkLeZf |Lq8cA)|y template < typename T >
$|4C]Me ( struct result_1
)vr@:PE {
0bNvmZ$ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
I0=_=aZO( } ;
Z5{a7U4z_ .J#'k+> template < typename T1, typename T2 >
fGgt[f[ struct result_2
lG*Rw-?a {
#F*|@ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
\?:L>-&h8 } ;
GnV0~? <J[le= binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
~m%[d.
}e ,N/@=As9$ template < typename T >
C2LPLquD+
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T}~TW26v {
Ku;fZN[g return fn(pk(t));
gmTBT#{6yH }
iP/v"g"g template < typename T1, typename T2 >
myx/ |-V"F typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7AG|'s['= {
]{-.?W*$ return fn(pk(t1, t2));
c,UJ uCZ }
(5a73%>@ } ;
[ X*p
[ ` ]|X_!J- )W@ug,y 一目了然不是么?
U~
{k_'-i 最后实现bind
S"Al[{ pjl%Jm ROO*/OOd template < typename Func, typename aPicker >
rK~-Wzwu picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
{N(qS'N {
AZ:7_4jz return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
{%jAp11y+O }
~C-Sr@ a?/ 6)HmE[[F 2个以上参数的bind可以同理实现。
7KT*p&xm 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。
[X(m[u '% ;i{B,!# 十一. phoenix
, 5'o>Y Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
M!mL/*G@YE J,a&"eOZ for_each(v.begin(), v.end(),
68%aDs (
#h!+b do_
d[9,J?'OQ [
G,8mFH cout << _1 << " , "
>OG189O ]
(qcFGM22U .while_( -- _1),
AR"2?2<mJ7 cout << var( " \n " )
+)jUA]hJ/ )
7j&
t{q5 );
l;F"m+B!$ 3ML][|TR 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:
[i.@q}c~E 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
UBo0c?,4 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
YOxgpQ:i 那么我们就照着这个思路来实现吧:
opX07~1 ]&'!0'3` 7:`XE&Z template < typename Cond, typename Actor >
AvL /gt: class do_while
D2e-b {
j
}~?&yB Cond cd;
KdNo'*;U]_ Actor act;
Q\oa<R
D5 public :
]#~J[uk template < typename T >
f/\!=sa: struct result_1
'afW'w@ {
L F?/60 typedef int result_type;
0%xk tf } ;
e9acI>^w 3mgvWR do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Vjs2Yenx `&;#A*C0 template < typename T >
5nPvEN/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Kq7r+A {
0jp].''RK\ do
A;!5c;ftj, {
3h
bHS~ act(t);
A-x^JC= }
eI-fH while (cd(t));
g5BL"Dn return 0 ;
LcKc#)'EE }
r$<!?Z } ;
.+7n@Sc J~x]~}V& V``|<`!gd 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
pbzt8 P[ 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。
:GvC#2p 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。
COi15( G2 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。
c<13 r=+ 下面就是产生这个functor的类:
5N9Cd[4 l4gH]!/@ dcKpsX template < typename Actor >
VnuG^)S class do_while_actor
eKP>}` {
"t2T*'j{ Actor act;
5a |[cR public :
(U\o0LI do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
#jbC@A9Pe O!PGZuF template < typename Cond >
Z%#e* O0 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
c[J 2;"SP } ;
f y|JE9Io_ CfOyHhhKX TJ)Nr*U3_ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
THl:>s 最后,是那个do_
]xf89[;0 pyf'_ '
!huU class do_while_invoker
Eq@sU?j {
2NFk#_9e~ public :
58?WO} template < typename Actor >
"]^U(m>f do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
$%U}k=- {
fe\'N4 return do_while_actor < Actor > (act);
-raK }
xK8m\=# } do_;
6cg,L:j# v~RxtTu 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
?23J(;)s 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
B^19![v3T 最后来说说怎么处理break和continue
'"Cqq{* 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。
=ZHN]PP 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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