一. 什么是Lambda
zS Yh ?NB5 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
mx#H+:}&r 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,
qAH@)} HQ%-e5Q Z\=].[,w4 ~P*t_cpZ class filler
lN,8(n?g {
L3Leb%,! public :
8gap _qTo void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
%6`{KT? } ;
r9Ux=W\ k'N `5M) U!F~>< 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:
b$sw`Rsw )x.}B4z k_9tz}Z p[(VhbN for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
(~oUd4 ]fXMp*LvY '676\2. 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
%Fc,$ = XA~Rn>7&H QdKxuG %$j)?e 二. 战前分析
\s2hep 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
pti`q) 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
QD LXfl/ XD`QU m ^4Ra$< for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
6Q,-ZM=Z_p /* --------------------------------------------- */
'Y+AU#1~H vector < int *> vp( 10 );
Fzk transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
{&G7 Xa /* --------------------------------------------- */
lKs*KwG sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
pb`F_->uq /* --------------------------------------------- */
B]< 6\Z?= int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
m?-3j65z /* --------------------------------------------- */
tRYMK+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
3A k,M-Jp /* --------------------------------------------- */
;YxQo
o> for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
kZ+nL)YQ# 4-[L^1%S[ %R5APMg1 (veGztt 看了之后,我们可以思考一些问题:
irCS}Dbw 1._1, _2是什么?
58*s\*V`\ 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。
QBa1c-Y 2._1 = 1是在做什么?
Vg/{;uLAe 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。
S\GC^
FK 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。
?eT^gWX L)VEA8} )((Jnm D 三. 动工
0U]wEz*b 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
g^(wZ$NH zF%CFqQ &R/)#NAp -UkP{x)S template < typename T >
I,vy__sZ class assignment
!o 2"th {
S pDVD T value;
.ps'{rl8 public :
`pzp(\lc assignment( const T & v) : value(v) {}
u&`7 C template < typename T2 >
8qn1?Lb T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
L5"" } ;
ivC1=+ HDYr?t~V
wly#| 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
DDn@M|*$ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
bCg
{z b# :kq J~ npg.*I/> VYkOJAEBg class holder
{bL6%._C {
XodA(73`i public :
cBM
A.'uIL template < typename T >
rH8^Fl&jT assignment < T > operator = ( const T & t) const
t>f<4~%MJ {
Ojq>4=Z\ return assignment < T > (t);
n[lf==R }
pj&vnX6O^ } ;
D4<nS<8 !Sfy'v. |Y"q. n77 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:
1Vt7[L* Oga0CR_ static holder _1;
Z+)R%Z'aL Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
LU~U> UvRa7[<y%% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
&Qy_= -] 而不用手动写一个函数对象。
-fuSCj S*Scf~Qp A:ls'MkZ4 <splLZW3k 四. 问题分析
mZ3i#a4 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。
#K'3`dpL 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。
Teu4 ; 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
D`0II= 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
z6S
N 下面我们可以对这几个问题进行分析。
E.Xfb"] a h>k=t8( 五. 问题1:一致性
QgO@oV* S 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?|
E8J`7sa 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
V;mKJ.d${ ;({&C34a struct holder
3g9xTG);eA {
lidzs<W-fW //
RxU6.5N template < typename T >
YFOSv]w T & operator ()( const T & r) const
{EGiGwpf {
2-j+-B|i return (T & )r;
, fFB.q"
}
hc2[,Hju{O } ;
T5.1qr L GJai!$v 这样的话assignment也必须相应改动:
PF*<_p" j ~ ?m'; template < typename Left, typename Right >
Y v }G"-= class assignment
Brr{iBz*" {
y _M<\b Left l;
]24aK_Uu Right r;
g*F? public :
U(]a(k<r assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
))cL+r template < typename T2 >
I0P)DR T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
bPEf2Z
G4 } ;
~Tq
`c 87c7p=/0` 同时,holder的operator=也需要改动:
]WR+>)ERb /1ooOq] template < typename T >
>'wl)j$ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
eWS[|'dl {
8<t6_* f return assignment < holder, T > ( * this , t);
Pe8WBr;` }
z kQV$n{ R}c,ahd 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
DvHcT]l>5 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
^;@q^b)ZP 9KRHo%m return l(rhs) = r;
TKj8a(R_ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
=($RT 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
UhYeyT x$d3fsEE template < typename Tp >
)n}Wb+2I class constant_t
I>o+INb: {
dawe!w! const Tp t;
vpcx 1t< public :
R nt&<|8G constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
6js94ko[ template < typename T >
8o#*0d| const Tp & operator ()( const T & r) const
QCQku\GLV {
IlG)=?8XZ return t;
Wz}RJC7p }
-v.\CtpHv } ;
Er^ijh, ~[dU%I>L^ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
2Un~Iy 下面就可以修改holder的operator=了
1OK,r` h!ZEZ|{ template < typename T >
EGL1[7It` assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
ojU:RRr4l$ {
~Z!!wDHS return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
E</UmM+ R }
(m80isl |>@Gbgw^M 同时也要修改assignment的operator()
>;kCcfS3ct =)vmX0vL template < typename T2 >
/fbI4&SB! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
$r)+7i 现在代码看起来就很一致了。
azR<Y_tw u[9i>7}9 六. 问题2:链式操作
m d:$OC3 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Y~EKMowI&e 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。
RB.&,1 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。
3XdN\xc 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。
@-nCK Yj 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
98eiYh 8 P85qa@w template < typename T >
4zs1BiMG struct result_1
x*&
OvI/o {
RQ}(}|1+\ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
0KO_bF#EB= } ;
*c4uCI:0t lMz5))Rr 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:
La9v97H: 8aZuI|z template < typename T >
i <0H W struct ref
__r]@hY {
|&B.YLx typedef T & reference;
T`KH7y|bv } ;
LWE[]1= template < typename T >
DqyJ]}| struct ref < T &>
)j(13faW| {
B2t.;uz(, typedef T & reference;
X{zg-k(@ } ;
wU,{5 w g\;AU2?p7 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
3kFSu <6^MVaD template < typename T >
{WUW.(^]G typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
y>wrm:b-O {
B5h-JON]- return l(t) = r(t);
?#?[6t }
ks|[`FH 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。
BqC, -gC 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
LW6&^S?4{ =S/$h}Vi 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
maQE Bi, _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
}YJ(|z"" _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
3"=% [ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
g.OBh_j-v 最后的布局是:
&EKP93
Add
WF\
hXO / \
YfL|FsCh Divide 5
OE)n4X / \
`3+yu'
Q' _1 3
Fgq"d7` 9@ 似乎一切都解决了?不。
tn\Y: 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
a$ a+3}\ 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。
)R$+dPu> OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
7uG@hL36 ` W$ template < typename Right >
$O" S*)9 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
ModwJ
w Right & rt) const
c#sPM!! {
{wMw$Fvf return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
y;A<R[|Ve }
6*,'A|t?y 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
(+7gS_c 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。
wP28IB:^ 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。
eUlF4l<] 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。
w"d~R 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。
YBn"9w\# 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?
{[WEA^C~Q 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:
hZ|*=/3k q !\Ht2$b template < class Action >
d%_v
eVIe class picker : public Action
].53t"* {
pOP`n3m0 public :
UMR0S5`} picker( const Action & act) : Action(act) {}
>m='#x0>Y // all the operator overloaded
N:'v^0 } ;
?8[,0l:| T|^rFaA 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。
jqq96hP, 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:
cPA-EH Pk/{~!+
$ template < typename Right >
*A C){M picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
dr0<K[S_ {
kbzzage6L return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
PD$XLZ }
z=1 J{] 'qcLK>E Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
nEu,1 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
!|6M ,Rk_ -1).'aJ^ template < typename T > struct picker_maker
K3*8JF7_F {
0<*R 0 typedef picker < constant_t < T > > result;
q[p+OpA } ;
e!
V`cg0 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Yqz(@( % {
O="#yE) typedef picker < T > result;
E!<w t } ;
QA?e2kd ;;rEv5 / 下面总的结构就有了:
{~NiGHY functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
mh`~1aEr picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
Eukj2a picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
)RA$E`!b 至此链式操作完美实现。
QX}O{LQR v0euvs x'Pp! 七. 问题3
OB"Ur-hJ0 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。
-JOtvJIQI ,]HH%/h
template < typename T1, typename T2 >
DM"nxTVre ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>zcR ?PPs {
{n9]ej^
return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
;=\vm"I? }
z5G<h iXt1{VP'K 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:
t.wB\Kmt\ 1L722I@ template < typename T1, typename T2 >
,)%al76E struct result_2
ELoE-b)Cb {
F
FHk0!3 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
P,5gaT) } ;
h+EG)
< dqwCyYC
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?
ZL[~[ 这个差事就留给了holder自己。
} LuPYCzpu Pd-0u>k W,&z:z> template < int Order >
0<f\bY02 class holder;
v+XB$j^H template <>
)IUeWR class holder < 1 >
vg@kPuOiO {
uNnx
i public :
W*A-CkrO template < typename T >
DyeV
uB struct result_1
=7%1] {
xb/L AlJ typedef T & result;
E__^>= } ;
s}Y_og_c template < typename T1, typename T2 >
7hAFK struct result_2
hE.NW {
i'Vrx(y3 typedef T1 & result;
lGHU{7j\ } ;
u&MlWKCi template < typename T >
Fy1@B(V% typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
/C)mx#h] {
bvdAOvxChW return (T & )r;
!YD~o/t@| }
5IOMc4v template < typename T1, typename T2 >
'r`#u@TTZ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
{m1=#* {
v:otR%yt return (T1 & )r1;
72rnMHq }
xj6ht/qq } ;
W 2/`O? ybWb'+x template <>
Vgy}0pCl class holder < 2 >
E-Z6qZ^ {
D)C^'/8q public :
&8VB{S>r template < typename T >
b[+G+V struct result_1
^7Sk`V {
[k~V77w
14 typedef T & result;
4`Com~`6" } ;
>KF1]/y< template < typename T1, typename T2 >
*n9t~t6GHg struct result_2
so[i"ZM) {
pfd||Z typedef T2 & result;
{}F?eI } ;
.hI3Uv8[ template < typename T >
z?o16o-: typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1rs`|iX5 {
nNb Oq[ return (T & )r;
RmXC
^VQ }
"#7~}ZB template < typename T1, typename T2 >
z"4UObVs typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~!o\uTVr {
^kg[n908Nw return (T2 & )r2;
#H]cb# }
32DT]{-N! } ;
CXC,@T AhjK*nJF 7.hgne'< 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
#"tHT<8 u 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
JNY;;9o 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
=HJ)!( tqI]S
X return l(i, j) = r(i, j);
V&7jd7
2{ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
5AmYrXZ tI651Wm9 return ( int & )i;
5sbMp;ZM return ( int & )j;
V6)e Jy 最后执行i = j;
:U^!N8i"= 可见,参数被正确的选择了。
Y\e,#y ]Z/<HP$# z#qlu= foh>8/AL/ &(H;Bin' 八. 中期总结
B> kx$_~ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
=,Yi" E 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Pba 6Ay6B 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
4F_*,_Y 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
/I[?TsXp h-0sDt pR 'FB?#C %U 6=V&3|" &Nf10%J'< JffjGf-o 九. 简化
lq2Ah=FuN 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
hrfu\cI 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
9 *>@s 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
*E"QFirk0 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
;;z4EGr +-*/&|^等
r>fx55dw 2. 返回引用。
]y*AA58; =,各种复合赋值等
r:h\{DVf 3. 返回固定类型。
OnO56,+S^ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
<~9z.v7 4. 原样返回。
oj.f
uJD operator,
D
==H{c1F 5. 返回解引用的类型。
U1pL
`P1 operator*(单目)
o(~QuHOp8> 6. 返回地址。
r^3QDoy operator&(单目)
%'2DEt?? 7. 下表访问返回类型。
j{)_&|^{ operator[]
#X&`gDW 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
y,$kU1yH7 operator<<和operator>>
uyr56 9
yH/5' 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。
<gU^#gsGra 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
X"V,3gDG ImJ2tz6 template < typename Left >
u&)+~X struct value_return
"#uXpCuw {
9IFK4>&O6 template < typename T >
o&2(xI2 struct result_1
V=!tZ[4z$h {
vby[#S| typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
H38ODWO3 } ;
n W2[x; 8BUPvaP<[ template < typename T1, typename T2 >
"b&[W$e struct result_2
C3|(XChqC {
rzC\8Dd typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
n(-1vN } ;
l4c9.'6 } ;
\iFh-?( 02Z>#AE C[h"w'A2 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
s53Pw>f `TvpKS5.Y 下面我们来剥离functor中的operator()
1`1U'ibhe 首先operator里面的代码全是下面的形式:
=5bef8 O t!MGSB~ return l(t) op r(t)
Gni<@;} return l(t1, t2) op r(t1, t2)
69)- )en return op l(t)
/Jz?~H{%n return op l(t1, t2)
\W5fcxf return l(t) op
BD6oN] return l(t1, t2) op
@ToY,@]e return l(t)[r(t)]
Kj|l]' return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
*n$=2v^A $RxS<_tj 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
xij`Mr 单目: return f(l(t), r(t));
@1_M's; return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
92|\`\LP% 双目: return f(l(t));
QkJAjmB return f(l(t1, t2));
y; LL^:rq 下面就是f的实现,以operator/为例
nM*-Dy3ou L;d(|7BVv struct meta_divide
BeAkG_uG {
b}DxD1*nsI template < typename T1, typename T2 >
*3;H6 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
%fY\vd2 {
,,_$r7H` return t1 / t2;
N#(p_7M }
|KF_h^ } ;
xY]Y nksx|i l 这个工作可以让宏来做:
Gw4~ <Co\?h/< #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
no6q3<re template < typename T1, typename T2 > \
zo!e<>o static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
A.0eeX{ 以后可以直接用
|Tn+Aq7 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
VKI`@rY4 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
@w?y;W!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。。。)
_ISIq3A? `;?`XC"m Tw^b!74gq 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
IGKF&s*;{[ 8_yhV{ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
W dM?{;
# class unary_op : public Rettype
H{Fww4pn {
0$8iWL Left l;
Mi+<|5is public :
QtM9G@% unary_op( const Left & l) : l(l) {}
;- ~}g 7$ Fp3NWvu template < typename T >
(-'Jf#&X^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<kJ,E[4` {
PNNY_t +I return FuncType::execute(l(t));
:xd)]Ns }
6|h~pH 46p%y template < typename T1, typename T2 >
&-l(nr]h] typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A.`)
0dV {
-u!{8S~wA return FuncType::execute(l(t1, t2));
'3h"Ol{b }
<d&9`e1Hc } ;
E'_3U5U &w4~0J>v! M$@Donx 同样还可以申明一个binary_op
(RhGBgp =a!w)z_rw template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
gK8E|f-z class binary_op : public Rettype
S5a?KU {
|}hV_ Left l;
s2`:NS Right r;
9d5|rk8VS public :
;gE]*Y.Z.p binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ak_&\'P S.^/Cl;aj template < typename T >
El9D1], typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'
];| {
5Vq&w`sW return FuncType::execute(l(t), r(t));
)HaW# ,XB }
]Ak/:pu Zt3Y<3o template < typename T1, typename T2 >
D'
d^rT| H typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Y*}xD;c
k {
G]DSwtB?D return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
vh29mzum }
ONc-jU^ } ;
nqnVFkGd9 7[ 82~jM[ Q^p>hda 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
},tN{() 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
k|kn#X3X DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Py}] {? 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
)p?p39>h 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
&_1Ivaen6 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
e#R'_}\yj 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
]ULE>a 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
T/9`VB%N 下面是修改过的unary_op
&O&;v|!9 sTmY'5ry template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
/E%r@Rui3$ class unary_op
:4HZ>!i {
;XUiV$ Left l;
4/_@ F>I_ G/y@`A) public :
J/-&Fa\( C VyYV &U, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
v +$3Z5 K1*oYH B template < typename T >
QO fqW@g struct result_1
CcDi65s {
+f+#W typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
c;M&;'#x } ;
8i?Hh?Mf} I"_``*/1 template < typename T1, typename T2 >
O)Wc\- struct result_2
!+F6Bf {
jdEqa$CXG typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
o5;V=8T; } ;
z}gfH| eG
F{.] template < typename T1, typename T2 >
p,cw-lN typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<*4'H {
l7p*::(9 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
^o|Gx }
AVR=\ qR /-mo8]J#2~ template < typename T >
'7j!B1K- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vT&xM {
5Vj t!%?r return OpClass::execute(lt(t));
?F!='6D}b }
{,Py%.vvR |Nfi y } ;
f(}AdW}? n}T;q1 zHT22o56X 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
QEb
^'y 好啦,现在才真正完美了。
>h> 现在在picker里面就可以这么添加了:
%^){)#6w /Ayo78Pi template < typename Right >
XoO#{7a picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
:v(fgS2\
{
.]IidsgM return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
HuCzXl }
":G\ 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。
/3>5ex>PN Js706 >3J?O96|f o;#9$j7QP! ~dpU DF 十. bind
k|-P&g 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。
10C,\ 先来分析一下一段例子
5VXI/Lw# XLeQxp= T]#S=]G int foo( int x, int y) { return x - y;}
6n bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
wE4:$+R}; bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
I<["ko,t@? 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。
~53uUT|B 我们来写个简单的。
y!,Ly_x$@ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
O6gl[a ZN 对于函数对象类的版本:
tzKIi_2 @+,J^[ y template < typename Func >
h>A~.. struct functor_trait
UUuB Rtau {
w}`TJijl typedef typename Func::result_type result_type;
!MNnau%O } ;
rda/ 对于无参数函数的版本:
YVpsf8R !qF U template < typename Ret >
]3%(
'8/ struct functor_trait < Ret ( * )() >
`wzb}"gLsM {
x'c%w: typedef Ret result_type;
Y<"BhE } ;
;B,6v P# 对于单参数函数的版本:
n*Q~<`T Q=+*OQV29 template < typename Ret, typename V1 >
l[G&=/R@H struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
+li<y`aw0 {
vs`"BQYf typedef Ret result_type;
t\/i9CBn } ;
f2abee 对于双参数函数的版本:
{&bjjM =[7[F)I~O template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
DF>LN%a~ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
A5A4*.C {
+;ILj<!Z7 typedef Ret result_type;
C1V@\mRi } ;
_(R1En1 等等。。。
p#yq 'kY 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
;nDCyn4i] 3kc.U template < typename Func >
]rpU3 3 struct func_return
6BnP"R. {
KTQy pv template < typename T >
N3Yf3rK struct result_1
[X"F}ph {
feI%QnK)U typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
TH%J=1d } ;
fs:%L \9Z1'W template < typename T1, typename T2 >
pr;z>|FgA> struct result_2
&N`s@Ka {
5\?\|* WT typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
HVq02 Z } ;
;AjY-w } ;
Q|gRBu O>h,u[0 3[RP:W@% 最后一个单参数binder就很容易写出来了
T@S\:P qir/Sa'[ template < typename Func, typename aPicker >
4IT`8n~ class binder_1
(iT?uMRz {
EINjI:/D Func fn;
hI^Hqv aPicker pk;
y,.X5#rnX* public :
P Tc@MH) h W<fu template < typename T >
['*{f(AI struct result_1
I"4Lma {
f4h|Nn%; typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
2NNAsr}L } ;
24}?GO N 9.$--X}D template < typename T1, typename T2 >
Hju7gP=y} struct result_2
U@6bH@v5 {
xYg G typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
\h#,qTE } ;
XVlZ:kz }:b6WN;c binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
)}G?^rDH(
v4pFts$J template < typename T >
n'
XvPV| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
D^[}:O{ {
C0eqCu)Q return fn(pk(t));
YV6@SXy }
P?zPb'UVqa template < typename T1, typename T2 >
iut[?#f^ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@AvDV$F {
_4#8o\ return fn(pk(t1, t2));
IQ5H`o?[B
}
cEP!DUo } ;
&gNb+z+ ~)ZMGx 7M|!N_ $ 一目了然不是么?
9i&(VzY[= 最后实现bind
TpHvZ]c ir72fSe yR`X3.:*] template < typename Func, typename aPicker >
9L`5r$/ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
c"pI+Q {
z vM=k-Ec return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
]YO &_# }
]ZkR~? <~%e{F:[# 2个以上参数的bind可以同理实现。
,C=Lu9 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。
e(5:XHe :jJ;&t^^ 十一. phoenix
#[Z1W8e Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
(P+TOu-y\ CJDnHuozc for_each(v.begin(), v.end(),
jo7`DDb (
;2NJkn9t do_
%gd{u\h^ [
jGeil
qPC cout << _1 << " , "
4(h19-V ]
?yfw3s .while_( -- _1),
\),DW) cout << var( " \n " )
CQ4MQ<BJ. )
#:~MtV
);
xrXfLujn% I3ZlKI 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:
%![%wI? 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
N=JZtf/i operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Ih&rXQ$ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
pG|+\k/B *2?-6 y1oQ4|KSI template < typename Cond, typename Actor >
^`HP&V class do_while
2"'<Yk9 {
E1=WH-iA0 Cond cd;
xw>\6VNt Actor act;
BA5b;+o- public :
2j*+^&M/ template < typename T >
~]d3
f struct result_1
||}k99y + {
Epl\( typedef int result_type;
DCv=*=6w } ;
{\SJr: LNA5!E do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
_gLj(<^9 U= Gw( template < typename T >
MeP,8,n' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I}Fv4wlZG {
VssD do
hxXl0egI {
KKCzq
| act(t);
C:?mOM#_ }
dR^7d _! while (cd(t));
}.L\O]~{ return 0 ;
@`IMR$' }
G1X${x7 } ;
!"G|y4O gsSUm f1 q
JdC5z\[ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
d'x'hp% 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。
(>LJv |wn 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。
oZ/z{` 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。
/^2&@P7 下面就是产生这个functor的类:
lCX*Q{s22 )zKZ<;#y 4P>4d + template < typename Actor >
Dh4EP/=z class do_while_actor
1 m>x5Dbk! {
68!W~%?pR Actor act;
&4dh $w]q public :
kT=KxS{ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
1luRTI8^ }Qqi013E L template < typename Cond >
&>YdX$8x picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
A~!v+W%vO1 } ;
.!B>pp(9 (FY<%.Pa M%vZcP 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
ac2G;}B| 最后,是那个do_
Rg3cqe#O/ mF6 U{= 5, j&-{0W class do_while_invoker
BJL*Dihm[ {
2qN|<S& public :
(L2:|1P) template < typename Actor >
4e0/Q!o, do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
IHrG!owf {
nXg:lCI-uu return do_while_actor < Actor > (act);
T\
cJn>kCn }
-!ARVf * } do_;
CZ~%qPwDw V+Tu{fFF7E 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
\nKpJ9! 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
6]mFw{6qn1 最后来说说怎么处理break和continue
`yvH0B - 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。
x,+2k6Wn! 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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