一. 什么是Lambda
$|(|Qzi% 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Nf 'dT;s.N 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,
Czr4
-#2 MLBg_< kA%OF*%|6 .k`*$1?73x class filler
z<6P3x| {
}c4E 2c public :
: .o=F`W void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
=jIT"rk } ;
;"Y;l=9_ hlFU"u_ qTHg[sME 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
l5';?>!s CY3 \:D0I {O kik}Oh :F>L;mp for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
u45h{i-e o|qeh<2=x U.Chf9a- 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
5u)^FIBj {0vbC/?] EO/cW<uV' ;D"P9b]9$ 二. 战前分析
s$>m0^ 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。
:+
9Ft> 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
R%N#G<^R V> a3V' {<}I9D5 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
CDW(qq-zD /* --------------------------------------------- */
]2\2/~l vector < int *> vp( 10 );
39T&c85 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
3TiXYH /* --------------------------------------------- */
|<3Q+EB^ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
K;y\[2;}e, /* --------------------------------------------- */
b6!Q!:GO& int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
J4Z<Yt/ /* --------------------------------------------- */
k[ffs} for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
av;
(b3Lq /* --------------------------------------------- */
M,\|V3s for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
)/WA)fWkT y>7VxX0xi <Xs@ \ ?%dCU~ z 看了之后,我们可以思考一些问题:
W_BAb+$aF 1._1, _2是什么?
(#-=y~% 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
0J:U\S 2._1 = 1是在做什么?
<[3lV)~t 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
UQ$\
an' 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。
;%rs{XO9 oX2DFgz oj^5G
]_< 三. 动工
KSgQ:_u4} 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
X[~f:E[1J [2QY N}+B:l]Qy K*Nb_|~ template < typename T >
`z$uw
class assignment
v;bM.OL {
RRI>bh] T value;
EAC(^+15K public :
uF]D assignment( const T & v) : value(v) {}
yo?g"vbE template < typename T2 >
&Qtp"#{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
f=_Bx2ub } ;
UYcyk
$da dWW-tHv# PK-}Ldj
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
q-3J.VLJ5H 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
G {pP} dEQReD |%:qhs, )~?S0]j} class holder
!X\sQNp {
0{"dI;b% public :
;Z!~A"~$> template < typename T >
'{j\0 assignment < T > operator = ( const T & t) const
ui.QYAYaV {
]s*[Lib return assignment < T > (t);
m0BG9~p| }
a8bX"#OR&N } ;
u,Q_WR-wJ JO&;bT< aR="5{en{: 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:
{hs2?#p 9LqMQv"xW static holder _1;
Ypn%[sSOp Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
8g#
c%eZ c6?c>*z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
F;d%@E_Bc 而不用手动写一个函数对象。
GG@I!2,_ YoV^xl6g t3
uB e-%7F]e 四. 问题分析
k lP{yxU'n 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。
xI`Uk8- 8 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。
rnMG0 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
<<7,kfR 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
_ bXVg3oDt 下面我们可以对这几个问题进行分析。
k\mXo-:V6 xP{HjONu 五. 问题1:一致性
u
n?j 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?|
.*RB~c
t 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
d5w_[=9U A=v lC?&Z struct holder
j{Yt70Wv {
jpYw#]Q //
f H#F"^A template < typename T >
g)Vq5en* T & operator ()( const T & r) const
ny!lja5[ {
SQdzEF return (T & )r;
eEW roF }
;S=62_Un } ;
; d, JN KA|&Q<<{@ 这样的话assignment也必须相应改动:
27Kc-rcB zK'
_e&* template < typename Left, typename Right >
Xmf class assignment
$n=W2WJ6f {
U,%s; Left l;
++Rdv0~ Right r;
M&|sR+$^ public :
T =eT^?v assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
?VMi!-POE template < typename T2 >
G zJ9N` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
{+@ms$z } ;
QmWC2$b 7.7Cluh5, 同时,holder的operator=也需要改动:
['51FulDR $?]@_= template < typename T >
F9m 2C'U assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
tl{]gz {
ql!5m\ return assignment < holder, T > ( * this , t);
_%A/ ) }
'\ph`Run 8_^'(] 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。
-vv
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
$:%*gY4~76 iN:G/ss4O return l(rhs) = r;
T!m42EvIvE 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。
$\0cJCQ3 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
~I8v5 H +?URVp template < typename Tp >
MAuM)8_P/| class constant_t
k1^V?O {
]yyU)V0Iu const Tp t;
g)=V#Bglv public :
/p"U constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
g6rv`I$l template < typename T >
B8bvp:Ho| const Tp & operator ()( const T & r) const
89*S?C1 {
bh= \ return t;
M,b<B_$ }
M*g2VyZ } ;
$x;tSJ)m~ i:l80 GK 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
httls>:xB| 下面就可以修改holder的operator=了
y-E1]4?}) z7'n, [ template < typename T >
]sX7%3P assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
&M0o&C-1/ {
?~F]@2)5w return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
S 3{Dn }
7ZF}0K$^B O"@?U 同时也要修改assignment的operator()
c_~XL^B@ =ied}a
:[ template < typename T2 >
I?f"<5[0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
TZ^{pvBy 现在代码看起来就很一致了。
(P2[5d| NJ
>I%u* 六. 问题2:链式操作
tH-gaDj_ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
@Djs[Cs<* 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。
vg+r?4Q3 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。
X tJswxw`K 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。
w0#%AK 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
V[#6yMU @ II.<S C template < typename T >
bq:wEMM4s struct result_1
&(lMm ) {
11i"nR| typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
8&?^XcJ*x } ;
^bF}_CSE z
VnIr<!8_ 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:
y' 2<qj '"Bex` template < typename T >
V%i<;C struct ref
Zkw J.SuU {
PqTYAN&F typedef T & reference;
b OW}" } ;
uEBQoP2 template < typename T >
YavfjS:2 struct ref < T &>
ri_P;#lz {
8&i;hZm typedef T & reference;
CKJAZ 2 } ;
4#TnXxL i:g{{Uuv 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
OlIT|bzkb AdDQWJ^r template < typename T >
t$aVe"uM typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
|__d 8a {
H!p!sn return l(t) = r(t);
#X4LLS]VV }
a a4$'8s 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。
!&Z*yH 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
uRP
Ff77 2q12yY f 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
N0]z/}hd@ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
B<A:_'g _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
_wMc*kjJO +5 调用divide的对象返回一个add对象。
4\v~HFsv 最后的布局是:
Z&TD+fT< Add
i"/ r)>"b / \
HS7R lU^ Divide 5
8^i[j\Y;6 / \
5@K\c6 _1 3
EH(tUwY%{ 似乎一切都解决了?不。
FSv1X 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。
cS4xe(n8 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。
1U 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:
S<*' ;{5~ AmZuo_ template < typename Right >
bG52s assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
~Hs=z$ Right & rt) const
cnbo+U {
9 _eS`,' return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
=+`D }
'wa g |- 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
*<w3" iq 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。
o.v2z~V 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。
/({P1ti:C 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。
dZF8R 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。
\Ph]*% 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?
I I&< 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:
5qGGu.$Ihi ehU"*9 template < class Action >
anLbl#UV class picker : public Action
Q<dba12 {
*JwFD^<j public :
*}7U`Aa picker( const Action & act) : Action(act) {}
4yhcK& // all the operator overloaded
O(odNQy~ } ;
r;9z5' &ryiG 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。
[
ynuj3G
V 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:
av)?>J~; Dp^95V@ template < typename Right >
#iiwD| picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
$khrWiX {
O!/ekU|,r return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
,b$z!dvhl }
^+EMZFjg( g2A"1w<-AH Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
D_Guc8* 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。
>cTjA): R^uc%onP template < typename T > struct picker_maker
rj}(muM,R {
D6Dn&/>Zp typedef picker < constant_t < T > > result;
Rw/Ciw2@? } ;
!1("(Eb template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
_$!`VA% {
lelMt= typedef picker < T > result;
SGQDro=l } ;
wBLsz/ sLNNcj(Cy> 下面总的结构就有了:
Y4`QK+~fH functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
V>AS%lXj picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
JfSdUWxT picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
{b[tA,
> 至此链式操作完美实现。
hw*1g m
C[R`Ml +eC3?B8rN 七. 问题3
.3( ;9}; 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
_Cj(fFL mLQUcYfR template < typename T1, typename T2 >
(NPxab8e* ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@FU~1u3d {
CPVmF$A- return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
#sS9vv7i }
G#|Hu;C6" ]?M)NRk%S 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:
.5]{M\aA 4'` C1 a template < typename T1, typename T2 >
X'jr|s^s struct result_2
{-J:4*` {
,b4g.CV typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
?@>;/@ } ;
*CzCUu:%t zx7#)* 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?
xvdY
8%S 这个差事就留给了holder自己。
dt<~sOT3s -nOq \RYV
] ;&"1A template < int Order >
dok)Je class holder;
F'rt>YvF template <>
T30Zk*V class holder < 1 >
",T`\8&@e {
h^Qh9G0dn
public :
ETe- template < typename T >
"U*5Z:8?9 struct result_1
YroNpu]s {
.x>HA^4 typedef T & result;
%OEq,Tb } ;
FZH-q!"^cK template < typename T1, typename T2 >
Ajg\aof0{ struct result_2
uS&LG#a {
0`6),R'x typedef T1 & result;
jAZ >mo[ } ;
1g~y]iQ template < typename T >
A*R n<{U typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
o _(0 {
7pP+5&* return (T & )r;
95[wM6?J }
bb}?h]a template < typename T1, typename T2 >
IqNpLh|[ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
rpSr^slr {
l^
Rm0t_ return (T1 & )r1;
JCNk\@0i* }
l1|~ } ;
}I]W'<jY ~o i)Lf1 template <>
P2t_T'R} class holder < 2 >
E0<)oQ0Xa> {
"ee'2O public :
zA,/@/'( template < typename T >
s%^o*LQ|9 struct result_1
dHq# {
McP~}"!^ typedef T & result;
:PUK6,"5]O } ;
6e<^oH template < typename T1, typename T2 >
Gnk|^i;t struct result_2
A=y"x$%-_ {
vlu$!4I typedef T2 & result;
]x@~-I ) } ;
L_k9g12 template < typename T >
VyY.r#@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
+YuzpuxjJ {
Q-(Dk?z{ return (T & )r;
DFc [z"[ }
F3Dt7q template < typename T1, typename T2 >
C38%H typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Mc:bU {
7
v~ro return (T2 & )r2;
~#q;bS }
*Q5x1!#z# } ;
Z}+yI, 6"+8M 3M l /BT1oWi1y 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> >。
=U
c$D* 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
-;U3w.- 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
EX+,:l\^ n]v7V&mj\ return l(i, j) = r(i, j);
{@45?L(' 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
~z`/9; eC;!YGZ return ( int & )i;
J.W Ho
c return ( int & )j;
T/NjNEd# 最后执行i = j;
LXNQb6! 可见,参数被正确的选择了。
}PZ=`w*O 7`dY 1.rq _ eiF@G 8%-%AWF] Hd374U<8]T 八. 中期总结
lLMPw}r< 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
lJ&y&N<O 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
O|7yP30?M 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
R6<4"?*r 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Cg3ODfe H-2_j 9n 6fXOC 3q?5OL^$ q]XHa ," fhr-Y'
九. 简化
)!sa)\E? 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。
e#khl9j*bt 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Wcn[gn< 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:
Y"*:&E2)r 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
puF%=i +-*/&|^等
"H?QqrKx 2. 返回引用。
+Vy_9I(4Z =,各种复合赋值等
0;<OYbm3< 3. 返回固定类型。
cgN>3cE 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
auL^%M|$R 4. 原样返回。
|Euus5[ operator,
Pr/]0<s 5. 返回解引用的类型。
'evv,Q{87 operator*(单目)
>A=\8`T^ 6. 返回地址。
(bvoF5% operator&(单目)
nB&j
7. 下表访问返回类型。
R04J3D| operator[]
> 0T
Za 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
@[v8}D operator<<和operator>>
@RVOXkVo Q6x% OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
[O1|75 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
CKd3w8; (tKMBxQo8 template < typename Left >
+ Kk@Q struct value_return
u|OtKq {
:1MMa6 template < typename T >
hDvpOIUL1 struct result_1
GO~k ' {
gl
"_:atW typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
" '[hr$h3 } ;
#KE;=$(S @ae>b template < typename T1, typename T2 >
>{t+4 p4k. struct result_2
qd8pF!u|# {
u5F}( +4r typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
(3W&AM } ;
x5F@ad9 } ;
v|&s4x?D =<.F3lo\s D:m#d.m 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
'HB~Dbq`V /[?Jylj 下面我们来剥离functor中的operator()
0Cq!\nzz 首先operator里面的代码全是下面的形式:
d1bhJK w+=Q6]FxJ return l(t) op r(t)
[b;Uz|o return l(t1, t2) op r(t1, t2)
p:tN642 return op l(t)
km4g}~N</ return op l(t1, t2)
9I kUZW return l(t) op
jCQho-1QN return l(t1, t2) op
K(3&27sGN return l(t)[r(t)]
P^zy; Qs7 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
ERC<Dd0 lwJip IO 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
8K^f:)Qw 单目: return f(l(t), r(t));
Q;20T return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
4swKjN
& 双目: return f(l(t));
1Is%]6 return f(l(t1, t2));
@ef$b?wg 下面就是f的实现,以operator/为例
RH~sbnZ)F b{pg!/N4 struct meta_divide
Hg whe=P {
jb3.W template < typename T1, typename T2 >
Spo+@G static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
L|J~9FM {
9wMEvX70 return t1 / t2;
a(|xw }
MA6P"? } ;
@\PpA9ebg%
qpTm 这个工作可以让宏来做:
W_m!@T"@H MS{{R+& #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
4+Ti7p06&\ template < typename T1, typename T2 > \
blp=Hk static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
BKZ v9 以后可以直接用
,R~eY?{a DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
.YC;zn^ 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
-|[~sj-p (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
?Pnx~m{%* QnU0"_- r--;yEjWE 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
B{PLIisc 9P0yv3 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Pgev) rh[ class unary_op : public Rettype
/RqhykgZ {
=GTD"*vwr Left l;
_[JkJwPTx public :
;
8E; unary_op( const Left & l) : l(l) {}
G_+Ph^ :'Xr/| s template < typename T >
S.hC$0vrj typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<I1y {
045\i[l= return FuncType::execute(l(t));
p%8v` }
!sG"n&uZq !7c'<[+Hm template < typename T1, typename T2 >
|[ocyUsxX typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`j:M)2:*y {
W>:kq_gT return FuncType::execute(l(t1, t2));
A$<>JVv }
pyF5S,c } ;
XN(tcdCG >2Ca5C s|gp 同样还可以申明一个binary_op
|z+9km7, A6i
et~h[ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
[Auc*@ class binary_op : public Rettype
m>YWxa {
%A2`&:ip Left l;
x<
S\D& Right r;
DB~MYOX~ public :
y;:]F|%< binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
((cb4IX 6Hn)pD#U template < typename T >
lC2?sD$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P}l#VJWp {
_uJVuCc return FuncType::execute(l(t), r(t));
>HIt}Zh }
r`[B@ 0\wi am- template < typename T1, typename T2 >
BkV(81"C typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jN {Zw* {
0d`5Gy_ D% return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
M8zE3;5 }
gD1+]am } ;
cUs L6y 8T7f[? [?I/Uo8
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
Vrg3{@$ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
JT#7yetk' DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
B0"0_n7- 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。
HT&p{7kFm 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
'z-D%sCA 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。。。
h"8QeX:(( 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
VWD.J 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)
CrO`=\ 下面是修改过的unary_op
]hKgA~; 6}STp_x template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
C d|W#.6 class unary_op
%wtXo BJ {
zHqhl} Left l;
,{+6$h3 ?rQc<;b public :
Q)T+r~#2B /yp/9r@T0 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
'+6<U[ L -nGwuEngP template < typename T >
T g{UK struct result_1
6J"(xT {
qPUA!-' typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
IhwN],-V } ;
2!idy]vy_ P>fKX2eQ- template < typename T1, typename T2 >
Wz5=(<{S struct result_2
-_HRqw,Z0 {
.OV-`TNWj typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
,m3":{G:t. } ;
mZE8.` w#<p^CS template < typename T1, typename T2 >
egWx9xX typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
UFIjW[h {
:~i+tD return OpClass::execute(lt(t1, t2));
i3d y }
LGfmUb-{] iU XM(] template < typename T >
>+SZd7p typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>"b[r {
8(^
,r#Gy return OpClass::execute(lt(t));
kJ__:rS(T_ }
hm6pxFkX_ 'mUI-1GkT } ;
4@mso+tk j6}$+!E ~M; gM]r; 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
s{B_N/^ 好啦,现在才真正完美了。
Wxc^_iqA1 现在在picker里面就可以这么添加了:
h&P
{p _Y Zsgi{ template < typename Right >
#?Wo <]i picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
XR<G}x {
EzUPah return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
(s;zRb!4L }
4M7^
[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。
Op90NZI#K );!dg\U uD[^K1Ag]^ 0H<4+
*`K Z7oaQ\fR 十. bind
@f%wd2 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。
)lOji7&e 先来分析一下一段例子
=nw0# ' _\!0t '(XW$D int foo( int x, int y) { return x - y;}
4Lw'v: ( bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
x.o3iN[= bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
C6CGj8G 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。
w~n kNqm 我们来写个简单的。
BPqwDjW 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
m3B\)2B 对于函数对象类的版本:
h)P]gT0f/ v/x*]c!"` template < typename Func >
zaBG= struct functor_trait
(]}XLMi,|! {
$M-NR||k typedef typename Func::result_type result_type;
Z<I[vp6{ } ;
Q+lbN 对于无参数函数的版本:
;NBT 4 Ir^ BC!<2> template < typename Ret >
^h`!f vyH struct functor_trait < Ret ( * )() >
\1~I04'= {
)#Y|ngZ_> typedef Ret result_type;
UFos
E|r: } ;
+*<K"H|, 对于单参数函数的版本:
@
E >eq.m 0T=jR{j!o template < typename Ret, typename V1 >
uV!MW= ) struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
W!y)Ho {
GgT=t)}wu typedef Ret result_type;
C5cFw/', } ;
')r D?Z9 ^ 对于双参数函数的版本:
b6]e4DL:R )S#j.8P'B template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
{;\%!I struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
(5>{?dR)| {
9W$mDw6f typedef Ret result_type;
E
$ <;@ } ;
??q!jm-m 等等。。。
^fG`DjA) 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
O-?z' @5cI [l`^fnKt template < typename Func >
3b,= struct func_return
1 iquHn {
J tThkh'-" template < typename T >
JE/l#Q! struct result_1
r,QJG$ Jo {
zo/0b/lQ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ocq2 } ;
p?_'|#tz Y7*'QKz2 template < typename T1, typename T2 >
9&&kgKKGQ struct result_2
@ca#U-:g {
W6)dUi
:" typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
C5BzWgK } ;
G#^m<G^M } ;
anpJAB:1 7=L:m7T -`,~9y;tx 最后一个单参数binder就很容易写出来了
.QNjeMu. }k4` template < typename Func, typename aPicker >
vR<fdV class binder_1
M^Q&A R'F {
,HQ1C8 Func fn;
^u= PdBY aPicker pk;
2LtU;}7s public :
$,p.=j;P >N :|Km\ template < typename T >
\,$r,6-g struct result_1
;jp6 }zfI {
R (t!xf typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
;b{pzIe= F } ;
^)(G(=-Rf u Eu6f template < typename T1, typename T2 >
n$nne6|O struct result_2
TJeou#=/ {
H9.oVF^~ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
aE%eJ)+K } ;
tU8g(ep,o !E4E' I=]N binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Nck!z8 c_R)P,P template < typename T >
L3-<Kop typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
i=,B88ko {
~ra#UG\Y8 return fn(pk(t));
6RR4L^(m }
4`?sE*P@` template < typename T1, typename T2 >
~)WfJ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#L|JkBia {
-='8_B/75 return fn(pk(t1, t2));
g}\U, ( }
h
v;n[ } ;
aNuZ/9O D?^`(X P :u[
oc. 一目了然不是么?
H>gWxJ
5 最后实现bind
O('i*o4!} d=Rk\F'^J vE^h}~5U template < typename Func, typename aPicker >
+&&MUT{
3 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
>cvE_g"?C {
f\U? :83 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
^bZ<9} }
k~'?"' l}U~I
3}). 2个以上参数的bind可以同理实现。
[)C)p*!Y) 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
c,b`N0dOKL c,g]0S?gu 十一. phoenix
,3fuX~g Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
6E)uu; 8 hY4)W for_each(v.begin(), v.end(),
]6?c8/M (
[R@q]S/ do_
x= vE&9_u [
,qBnqi[ cout << _1 << " , "
jSUAU}u!M ]
'91u q .while_( -- _1),
FJ3:}r6 " cout << var( " \n " )
%XDip]+rb )
XL"v21X );
es*_Oo1 s>9z+;~! 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
%l9WZ*yZ`2 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
Xr
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Z
L6~Eut 那么我们就照着这个思路来实现吧:
:N+K^gI) ;f\R$u- !ch[I#&J- template < typename Cond, typename Actor >
)%H5iSNG$P class do_while
B5?c'[V9 {
gMoyy Cond cd;
'Wx\"]: Actor act;
5VoOJ_hq public :
!h`cXY~w template < typename T >
9;xL!cy struct result_1
.:|#9%5 {
0NuL9 typedef int result_type;
HNkZ1+P { } ;
b_K?ocq r(?'Y y do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Wf+Cc?/4 >M8^Jgh template < typename T >
'JW_]z1 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3^iQe"P%a@ {
l1iF}>F2 do
%BKR} {
Z<,CzKs+|| act(t);
;/hH=IT }
RT_Pd\(qD while (cd(t));
7-G'8t return 0 ;
709Uv5 }
t?#vb}_ } ;
C[87f-g Hc_hO U{za m 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
`Q(]AGI2 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。
twJ|Jmd 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。
>X\s[d&( 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。
[M8qU$&?] 下面就是产生这个functor的类:
xTksF?u) t3yQ/ 8wH41v67F template < typename Actor >
zDGg\cPj9 class do_while_actor
k_|v)\4B {
\4`saM /x Actor act;
7}iewtdy, public :
ixI5Xd< do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
_sf0{/< ) 6{Cu~G{]N template < typename Cond >
J:TI>*tn picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Zc' >}X[G } ;
O>"r. sR u;'<- _ *nUpO] 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
c|;|%"Mk 最后,是那个do_
!Z0rTC3d r{6B+3J <>5:u class do_while_invoker
OV@h$fg {
l]58P public :
Z+h70,| template < typename Actor >
ja,L)b: do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
UV
*tO15i {
xjn8)C return do_while_actor < Actor > (act);
zN8V~M; }
AN:RY/ %Wo } do_;
<DlanczziF ]rX?n 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
}9+1<mT9a/ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
dnWt\>6&
2 最后来说说怎么处理break和continue
i&s=!` 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。
$M3A+6["H 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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