一. 什么是Lambda
j,g.Eo 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
;7yt,b5&C 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,
v?4MndR j`"cU$NRM "\kr;X' D?cE$P class filler
|R>I#NO5 {
EJO6k1 public :
bhT:MW! void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
nIqmora } ;
K9UWyM<(2C `L"{sW6S ZQDw|*a@ 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:
tP/R9Ezp y &%2 dRLvej, a~;`&Uj for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
xw rleB r/6h} u}KEH@yv
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
>l!DWi6 nL*
SNQ_ ,m.IhnCV\ RkBbu4uQ- 二. 战前分析
!CuLXuM 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。
"ZFK-jn/ 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
YS&Q4nv- ^1+&)6s7V \YsYOFc| for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
9@z"~H /* --------------------------------------------- */
TWJ%? /d vector < int *> vp( 10 );
?1MaA transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
#3Jn_Y%P. /* --------------------------------------------- */
4O3-PU>N sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
V s1Z$HS` /* --------------------------------------------- */
54,
( ; int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
n>I
N J /* --------------------------------------------- */
[
f`V_1d3 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
5J<ghv>\P /* --------------------------------------------- */
b$'}IWNV for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
a(`@u&]WZ i9k/X&V mGqT_
q/yL={H? 看了之后,我们可以思考一些问题:
Sf*b{6lcC 1._1, _2是什么?
Gd%E337d 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。
nc.X+dx: 2._1 = 1是在做什么?
_8"%nV 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。
qU,u(El 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。
3.s.&^ m%km@G$ TwXqk>J 三. 动工
)F)
(Hg 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
V3$Yr"rZ; IPT\d^|f .`K<Iug1 /__@a&9t template < typename T >
o Kfm=TbY class assignment
[Dq!t1 {
k),. T value;
J -g<-!>RM public :
myeez+@ m assignment( const T & v) : value(v) {}
T#e ;$\ template < typename T2 >
7B,axkr T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
i>68gfx } ;
.0>2j( ,P9q[
\P|PAU@, 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
G\1\L*+0 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
8/dx)*JCq u:f.g?!`" 7U\GX "?UBW5nM# class holder
&z(E-w/S {
g",htYoEnj public :
[~<X|_LG template < typename T >
U6@Hgi> assignment < T > operator = ( const T & t) const
:v!e8kM\x {
9I;d>% return assignment < T > (t);
.`3O4]N[ }
==\Qj{
7` } ;
e$3{URg yy%'9E ldc C.[abpc 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
_c4kj 93*MY7j} static holder _1;
x2bKFJ>e@ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
JXIxk"m !w8t`Z[' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
i/%+x-# 而不用手动写一个函数对象。
6RLYpQ$+ S3iXG
@ ?(4E le /RzL,~] 四. 问题分析
xQ=sZv^M 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。
|99/?T-QW 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。
B~RVFc + 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
jLRh/pbz4 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
[Grd?mc# 下面我们可以对这几个问题进行分析。
y7quKv7L} *|T]('xwC 五. 问题1:一致性
Xv%1W?
>@/ 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?|
8AK=FX&@& 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
0Y81B;/F #ONad0T; struct holder
.W#-Cl&n8 {
Oist>A$Z //
<B?@,S> template < typename T >
-<[MM2Y T & operator ()( const T & r) const
j<-#a^jb {
oXef<- : return (T & )r;
Qt@_C*,P }
+y$%S4>0tp } ;
.I"Qu:`` +EZ Lic 这样的话assignment也必须相应改动:
.m&JRzzV
*t JgQ[ template < typename Left, typename Right >
vjcG
F'- class assignment
1gwnG& {
"+g9}g Left l;
3:Mq40]x Right r;
w@&4dau public :
_bi]Bpxf assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
%8_bh8g- template < typename T2 >
qW1d;pt T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
pu:Ie#xTDf } ;
jo8hVWJ7V* <,r|*pkhp~ 同时,holder的operator=也需要改动:
'Olp2g8= ;wi}6rF%[i template < typename T >
ZH:-.2*cj assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
5,I|beM {
[\ M$a|K return assignment < holder, T > ( * this , t);
s[
ze8: }
yM*-em @%7IZg;P6 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
H\Y5Fd9) 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
?*36&Iq} WUwH W return l(rhs) = r;
[]'gIF 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
8!~8:?6n 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
4&}V3"lg H]6i1j template < typename Tp >
2qw -: class constant_t
''{REFjK7 {
vr,8i7*0 const Tp t;
|a3v!va public :
`UC
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
#Sxk[[KwH* template < typename T >
cmLGMlFT const Tp & operator ()( const T & r) const
.l| [e {
66P'87G return t;
r\OunGUP }
WIe7>wkC } ;
e;+6U"Jx* n9
LTrhLqp 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
x)Y?kVw21" 下面就可以修改holder的operator=了
Wchu-] toq/G,N Q template < typename T >
@H{QHi assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
#DBg8 {
[Eeanl&x> return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
ewo]-BQS }
8T7ex(w )w?DB@Tx 同时也要修改assignment的operator()
%h}Q f&U_ TzaR{0
1 template < typename T2 >
/s@t-gTi T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
4pvT?s>68 现在代码看起来就很一致了。
rBOxI #GDnV/0) 六. 问题2:链式操作
g[oa'.*OB 现在让我们来看看如何处理链式操作。
~AVn$];{ 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。
MI:
rH 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。
KASuSg+ 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。
+-DF3( 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
skd3E4 Q[j'FtP% template < typename T >
e-!6m#0 struct result_1
scf.>K2 {
(E{>L).~ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
q*L>MV } ;
(Dy6I;S >@b]t,rrK 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:
R`[jkJrc B]KR * template < typename T >
{iGy@?d)zt struct ref
?Uq;> {
-YDA,.Ic? typedef T & reference;
8#m,TOp } ;
InO;DA\ template < typename T >
prHM}n{0 struct ref < T &>
s+tPHftp {
Wq5}SM typedef T & reference;
CIxa" MW } ;
[@VM'@e7 q 9e(YX> 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
{\1:2UKkr 1^f7 template < typename T >
b< dwf[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
', WnT: {
"QKCZ8_C return l(t) = r(t);
YiO3.+H }
i/vo 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。
2
c
2lK 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
8a,uM : ,Y:ET1: 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
fY4I(~Q _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
~ u)}/ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Qe[ejj1o: +5 调用divide的对象返回一个add对象。
&RJ*DAmL 最后的布局是:
Fb!Ew`;QT Add
kB)u@`</mV / \
R@X65o
Divide 5
V< Ib#rd' / \
*:5S*E&}V _1 3
K2XRKoG
似乎一切都解决了?不。
t3qPocYQ 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。
X[ 6#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。
]<3n;*8k? 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:
rD\)ndPv fT2F$U template < typename Right >
\,AE5hnO assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
YE*%Y[" Right & rt) const
r|_@S[hZg {
CN{xh=2qY[ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
d-sT+4o} }
Q$yMU[l) 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
1dhuLN%Ce 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。
e=cb% 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。
K8=jkU 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。
Sx0/Dm 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。
b8
^O"oDrp 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?
}@y(-7t 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:
{;L,|(o^ Cqs+ o^q template < class Action >
W ZT) LYA class picker : public Action
^Q\Hy\ {
AoU Pq public :
2il`'X picker( const Action & act) : Action(act) {}
o"V+W // all the operator overloaded
$a01">q&y } ;
/szwVA A_\`Gj!s% Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
68UfuC 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
2Ij,OIcdBE Op'&c0l template < typename Right >
g8SVuG<DI\ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
eJ%b"H! {
'ti ~TG return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
7BS5Eq B= }
`53S[8 q$;j1X^ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
sXi~cfFaE 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。
'ln
o# z:ZXdB)L) template < typename T > struct picker_maker
r j.X" {
:I{9k~ typedef picker < constant_t < T > > result;
Ygbyia| } ;
[[#R ry template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
3&!v"ms {
Eq?U$eE typedef picker < T > result;
I/*^s } ;
`h'7X( 7 w<e^H? 下面总的结构就有了:
i5,yrPF functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
HU/2P` DGP picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
'~9w<dSB!r picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
q@^^jlHP 至此链式操作完美实现。
!,^y!+,Qy x*sDp3f[* ;:,U]@ 七. 问题3
?Rk[P
cX< 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
uznYLS ICEyz|
C template < typename T1, typename T2 >
D$AvD7_ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1u8hnG {
4?fpk9c{2 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
O I0N(V }
sU+8'&vBp 0v,fY2$c 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:
o%,?v
9 y`i?Qo3 template < typename T1, typename T2 >
M>Q3;s struct result_2
vGnFX0?h {
25Ro
)5 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
kWacc&*| } ;
bzr QQQ Hr7?#ZX;e 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?
Om*(dK]zHQ 这个差事就留给了holder自己。
c*y*UG O#k eoC4 73_=CP"t template < int Order >
.EReYZO class holder;
(hBph+ template <>
o`Af6C;Q class holder < 1 >
)MF 4b][ {
:-WNw
n public :
*b_Iby-ZD template < typename T >
}4T `) struct result_1
3B='f"G {
))dw[Xa typedef T & result;
Fi'ZId } ;
ilXKJJda template < typename T1, typename T2 >
rvU^W+d struct result_2
2rW9ja {
w59q* 2 typedef T1 & result;
P+Gz' } ;
764eXh template < typename T >
Eg&:yF}?( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
C}|.z {
%{7*o5` return (T & )r;
052Cf
dq }
6oq5CD oq template < typename T1, typename T2 >
gj
iFpW4 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ACy}w?D< {
>9mj/P D return (T1 & )r1;
C=(Q0-+L| }
(?g+.]Dt, } ;
$)nPj_h lU%oU&P/"S template <>
Wx8:GBM$2 class holder < 2 >
F3K<-JK+ {
`zrg? public :
aOw#]pB| template < typename T >
Cn{v\Q~.4 struct result_1
lo1bj *Y2 {
\#]C !JQ typedef T & result;
pY[b[ezb } ;
YR? E
z<p template < typename T1, typename T2 >
|h%HUau struct result_2
eXD~L&s[ {
7W*a+^ typedef T2 & result;
.jg@UAK } ;
3~7!=s\v template < typename T >
EJ>rW(s typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
@/?i|!6 {
b`$qKO return (T & )r;
B'Jf&v }
4:S]n19nq template < typename T1, typename T2 >
&ds+9A
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
xJAQ'ANr {
kI9I{ &J& return (T2 & )r2;
n.qT7d( }
IU5T5p } ;
Yi,`uJKh V9SL96'[I S-}c_zbl; 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> >。
VKZP\]$XG 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
m?4hEwQxf 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
I]i(
B+D 7y3WV95Z\ return l(i, j) = r(i, j);
X.S<",a{qz 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
LGW:+c fI`gF^u( return ( int & )i;
l$pz:m]Id return ( int & )j;
QuG"]$ 最后执行i = j;
71 %$&6 可见,参数被正确的选择了。
;/_htdj Y#Q!mbp [OTn>/W' cD6 ^7QF W7'<Jom|? 八. 中期总结
']>9/r# 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
?}v/)hjp=? 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
99`w'Nlk 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
{d*OJ/4 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
343d`FRa} DO* +v
3:\# Su7N ?X! K:jn^JN$ i!}6FBZ 九. 简化
Axns 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。
S<NK!89 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
akt7rnt?i 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:
bEj}J_# 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
\?R#ZxP@ +-*/&|^等
gSw4\ R 2. 返回引用。
vG'#5%,| =,各种复合赋值等
8Th,C{ 3. 返回固定类型。
O1c:X7lHc 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
o+}k$i!6 4. 原样返回。
I/O/*^T operator,
Z#Kf%x. 5. 返回解引用的类型。
yc~<h/}# operator*(单目)
=k.%#h{ 6. 返回地址。
O^=+"O] operator&(单目)
aQ$sn<-l 7. 下表访问返回类型。
xSd&xwP operator[]
BCe'J! 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
^Z#G_%\Y: operator<<和operator>>
+|d]\WlJ [.fh2XrVM 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。
"Kp#Lx 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
@L~erg>8= ]"HaE-`% template < typename Left >
#@OPi6.#!< struct value_return
GW'v\O {
z2t+1In, template < typename T >
hXth\e\[{` struct result_1
jzJTV4&zjs {
0&|0l>wy. typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
N10U&L'w } ;
18sc|t 5]LWWjT template < typename T1, typename T2 >
QK+,63@D\= struct result_2
KzO"$+M {
YwET.(oo typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
H}5WglV. } ;
vE'{?C=EM } ;
M
Zz21H Znb7OF^#" jhf3(hx&F 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
p>+9pxx~U xmcZN3 ){+ 下面我们来剥离functor中的operator()
vio>P-2Eho 首先operator里面的代码全是下面的形式:
f\dfKNm6 M)+p H return l(t) op r(t)
-)oUb=Lk{ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
y`buY+5l return op l(t)
]/1\.<uJId return op l(t1, t2)
#l4T/`u'9! return l(t) op
EZ .3Z` return l(t1, t2) op
)S%t)} return l(t)[r(t)]
iBAP,cR?` return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
z``wqK )
yMrET
m 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
iO5g30l 单目: return f(l(t), r(t));
aim\3y~ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
8]&:' 双目: return f(l(t));
T8z?_ *k return f(l(t1, t2));
y0mNDze 下面就是f的实现,以operator/为例
RSym9t90t UTyV6~ struct meta_divide
hk4t #Km {
{owuYVm template < typename T1, typename T2 >
K-C,n~- static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
WV$CZgL {
{IV%_y? return t1 / t2;
\6&Ml]1 }
`9K5 ;] } ;
h9ScN(|0y ":Tm6Nj 这个工作可以让宏来做:
Yw3'9m^ )ciP6WzzbI #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
W]ca~%r template < typename T1, typename T2 > \
g) u%?T static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Vz/w.%_g 以后可以直接用
_=s9o/Cn] DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
~SQxFAto 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
:Fb>=e (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。。。)
]q%r2 (y,k U*$P"sS` xrg?{*\ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
Y)X7*iTi'j E@ U]k$M template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
bJ!\eI%ld class unary_op : public Rettype
X"r)zCP+t {
vNGE]+QX Left l;
edp
I? public :
D:/ n2_ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
gfg,V.: fx_#3=bXi template < typename T >
,\\ba_*z typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~Xxmj!nOf {
#%p44%W return FuncType::execute(l(t));
c,2& -T} }
Lkm-< tf~B,? template < typename T1, typename T2 >
w_56y8Pd4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
o?Hfxp0} {
+;q\7* return FuncType::execute(l(t1, t2));
ResU5Ce~ }
_ Ncbo#G } ;
sh$-}1 ; H>EM3cFU TBBnsj6e 同样还可以申明一个binary_op
SU ~a()" INi$-Y+ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
lln"c class binary_op : public Rettype
(E0 {
.r<aPy$ Left l;
h4pS~/ Right r;
{]R'U/ public :
XA2Ld binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
NZq-%bE Pq omi!1 template < typename T >
=*,SD typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Q4"\k.
? {
n(F!t,S1i return FuncType::execute(l(t), r(t));
P9cx&Hk9 }
2^WJ1: A d+JK")$9C template < typename T1, typename T2 >
o]e,5] typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
lnZ{Ryo( {
5.~Je6K U return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
F<* / J] }
1VX3pkUET } ;
~wb1sn3 v03cQw\"WE 6$k#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
X1|
+9 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
7=6:ZSI DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
At(88(y-W 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。
)5Khl"6!z 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
K&L!O3#( 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。。。
_
>OP 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
ANhtz1Fl 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)
K|P0nJT 下面是修改过的unary_op
!/is+
xp y*i&p4Y* template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
2zBk#c+ class unary_op
J6Z[c*W {
2Xt4Rqk $ Left l;
u;`]U$Qq9 QHk\Z public :
Dl;hOHvKk 7AqgX0) unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Tru{8]uMH 7Q .Su template < typename T >
\zO.#H struct result_1
r<`:Q] {
d9f7 & typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+K4XMf } ;
G$<(>"Yr~$ 5p0~AN) template < typename T1, typename T2 >
a1cX+{W struct result_2
d6luksO*9 {
hhTtxC<: typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
cI=6zMB } ;
>;fVuy OdzeHpH3g template < typename T1, typename T2 >
/%T/@y typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!m@cTB7i
{
fzSkl`K} return OpClass::execute(lt(t1, t2));
/7AHd ; }
BPY7O nQF&^1n template < typename T >
Qd}n4KF\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@Kpm&vd( {
;vH2r~ return OpClass::execute(lt(t));
0]DOiA }
8?yIixhw .hT>a< } ;
O =Z}DGa+ .a%6A#<X e=sc$1|4= 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
mxv?PP 好啦,现在才真正完美了。
}je<^]a 现在在picker里面就可以这么添加了:
.p#kW:zspA ]*2),H1
c template < typename Right >
E)v~kC}7. picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
noZbsI4 {
K.Xy:l*z return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
h3MdQlJ& }
:@L7RZ`_ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
72<9xNcB!} x5lVb$!G Fy=GU<&AI EmNVQ1w VE\L&d2S 十. bind
m eF7[>!U 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。
*/aY$aWv 先来分析一下一段例子
.n 9.y8C k6tCfq; =M\yh,s! int foo( int x, int y) { return x - y;}
bxXpw& bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
GkAd"<B bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
-X.#Y6( 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。
~;"eNg{T 我们来写个简单的。
(}A$4? 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
LO`0^r 对于函数对象类的版本:
46?z*~*G W{,fpm template < typename Func >
Hv/C40uM- struct functor_trait
eR!#1ar {
A*h8 o9M typedef typename Func::result_type result_type;
uo:RNokjJ } ;
E?w#$HS 对于无参数函数的版本:
mv9D{_,pD -)A:@+GF template < typename Ret >
t^#1=nK struct functor_trait < Ret ( * )() >
)vtbA=RH? {
i~!g9o( typedef Ret result_type;
yFE0a"0y } ;
N8sT? 对于单参数函数的版本:
1 iH@vd
']}-;m\ template < typename Ret, typename V1 >
Tuvs} struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
*DJsY/9d}' {
1g;2e##) typedef Ret result_type;
Kw fd
S( } ;
<J8c dB!e 对于双参数函数的版本:
?eJ' $ ,EQ0""G! template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
#$WnMJ@ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
u(9pRr
L {
+)c<s3OCE typedef Ret result_type;
q;K]NP-_p } ;
@&*TGU 等等。。。
%Wtf24'o;v 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
=ejcP&-V/ |~9jO/&r template < typename Func >
xF_u:}7` struct func_return
IOHWb&N6 {
XpAJP++ template < typename T >
z_c-1iXCW struct result_1
$WYt`U;*lj {
ekx(i
QA typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[if(B\& } ;
X}#vt?mu G4
7^xR template < typename T1, typename T2 >
w,1N ;R& struct result_2
9SC1A -nF {
h7]+#U]mi typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
49"C'n0wST } ;
~}OaX+! } ;
W6?=9].gc |gkNhxzB <:-4GJH= 最后一个单参数binder就很容易写出来了
zC*FeqFL< 7FwtBO template < typename Func, typename aPicker >
".jO2GO^ class binder_1
Sct {
WsTIdr36x Func fn;
O_ #++G aPicker pk;
v&:[?<6- public :
'DW|a 0A}XhX template < typename T >
veDv14 struct result_1
zlLZ8b+ {
d.}65{F,x typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
sI\NX$M } ;
C6ql,hR^h`
Gs#9'3_U5 template < typename T1, typename T2 >
&>-'|(m+2 struct result_2
u^Cls!C {
tMLiG4
|7 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
#19O5 } ;
#X]*kxQ< xxGm T.& binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
x& _Y( bHA wPU5L*/*i template < typename T >
Y6wr}U typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.BxI~d^ {
U<Oc&S{]* return fn(pk(t));
Vg62HZ | }
zd_N' :6 template < typename T1, typename T2 >
Ry[7PLn] typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#>yOp * {
D[^K0<-Z return fn(pk(t1, t2));
i~x]!! }
EG4~[5[YgI } ;
Kmx4bp4 5kqI G5hRx@vfrL 一目了然不是么?
`K VSYC 最后实现bind
39^+;Mev )EMlGM'2q $`OyGeq"T template < typename Func, typename aPicker >
d/GSG%zB picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
tnpEfi- {
IV~)BW leT return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
gZHgL7@ }
KyIUz9$ Z7wl~Hk 2个以上参数的bind可以同理实现。
rFcz0 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。
~xzr8 P b!t[PShw^ 十一. phoenix
#2|biTJ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
P}'B~~9W [Zdrm:=]L for_each(v.begin(), v.end(),
8XV RRk (
6b*xhu\ do_
`C_qqf [
h[!@8 cout << _1 << " , "
tIn`L6b ]
Xcfd]29 .while_( -- _1),
v$\<L| cout << var( " \n " )
m p_7$#{l )
a2?@OJ );
['>ZC3?"h !,$K;L 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:
Bor_(eL^ 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
RaLV@>jPm operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Z<<=2Xl( 那么我们就照着这个思路来实现吧:
uPho|hDp Y'1
KH}sH L5UZ@R, template < typename Cond, typename Actor >
ftmPdha%+ class do_while
bOU"s>? {
Sa)sDf1+` Cond cd;
aid1eF Actor act;
AyUw public :
NPv.7, template < typename T >
w\[l4|g` struct result_1
?9?A)?O<j~ {
7oZ Pb typedef int result_type;
/7#MJH5b6 } ;
:}36;n<[' {1=|H$wKg do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
%4`
U' j O\uIIuy template < typename T >
{tYY
_BI< typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$S>bcsAy {
)cL(()N do
C@;e< {
qu#xc0? act(t);
m*1 }
{a\! 1~ while (cd(t));
,ye[TQ\,M return 0 ;
W3ms8=z }
s;Bh69 } ;
]' n4e* YeT{<9p K%`]HW@I{ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
C ]B P}MY< 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。
qh W]Wd"g 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。
DXj>u9*% 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。
Y8%l)g 下面就是产生这个functor的类:
$XcH.z AJ}m2EH LV1drc template < typename Actor >
iM7^ class do_while_actor
o%-KO? YW {
S;t`C~l\ Actor act;
Y>C05?> public :
9%21Q>Y?b do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
g :B4zlKG )^P54_2
template < typename Cond >
2oc18#iG( picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
jLn#%Ia} } ;
|<3x`l-` k$5l kP. mVS^HQ: 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Hr=|xw8. 最后,是那个do_
k:V9_EI= hl0X,G+@ mw^>dv? class do_while_invoker
uDJ;GD[yc {
z.(DDj public :
lq.]@zlSO template < typename Actor >
k(7Q\JKE do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
H_XspiB@ {
%H{;wVjK return do_while_actor < Actor > (act);
}oiNgs/N }
e*`ht+ } do_;
GzaGTd.b
s5G`?/ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
}^Sk.:;n3 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
MBjAe!,- 最后来说说怎么处理break和continue
w*~s&7c2B 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。
`#<UsU,~Lu 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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