一. 什么是Lambda
,p9i% i 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
M1%Dg'}G 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,
J=dJsk /QEiMrz@6 1*
]Ev :F?x)"WoQ+ class filler
kZ=s'QRgL {
8j4z{+'TQ public :
1c@}C+F+ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
>g;kJe } ;
aIXdV2QS )$Z=t-q wWXD\{Hk 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
8#D:H/`' `4 y]Z) 8#&q$kE $v b,P( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
W@2vjz e9E\% p Ea(,aVlj 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
&k8vWXMGk% w;e(Gb%9 uZi.HG{<) &,.Y9;
b 二. 战前分析
Ei2%DMN7) 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
O,.!2wVrN 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
I_q~*/<h ')N{wSM9Ft >\!4Mk8 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Bu]t*$ /* --------------------------------------------- */
LA[g(i 7 vector < int *> vp( 10 );
jp+_@S> transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
d
HJhFw /* --------------------------------------------- */
9*:gr#(5 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
wIf
{6z{ /* --------------------------------------------- */
,]5Ic.};p int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
_xLHrT!y /* --------------------------------------------- */
&Sp -w?kM for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
nPUqMn' /* --------------------------------------------- */
wJlX4cT4YV for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
#pHs@uvO :L
3&FA pZZf[p^s| a83g\c5 看了之后,我们可以思考一些问题:
9GdB#k6W` 1._1, _2是什么?
|*mL1#bB 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。
Y$-3v. 2._1 = 1是在做什么?
-xD*tf* 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
`O6:t\d@ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
-]:GL>b /b;K BN,>&1I
三. 动工
Z"s|]K " 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
A*tKF&U5 S.|FL%; 8Q)@ oK9' template < typename T >
Yct5V,X^ class assignment
0qFH
s {
MEiRj]t T value;
j6ut}Uq public :
B%\g kl assignment( const T & v) : value(v) {}
4Tct template < typename T2 >
V|MY!uV T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
ZlKw_Sq: } ;
W9zE{)Sc~ iK_c.b MK}-<&v 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
NV r0M?`4 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
+{53a_q "gW7<ilw
8%RI7Mg V^il$' class holder
-p-0;Hy {
->lu#;A5 public :
W0cgI9=9 template < typename T >
%}>dqUyQ assignment < T > operator = ( const T & t) const
/Y^8SO4 {
Wd(86idnc return assignment < T > (t);
}vt%R.u }
efz&@|KR } ;
G&f7+e D';eTy Y #:ns64| 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:
G"y.Z2$ ;\%sEcpT static holder _1;
RD<75]**{ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
@o e\"vz Z"I/ NGiU for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
MQcr^Y_ 而不用手动写一个函数对象。
Z%gx%$ >P. 'CU f0Hq8qAF;^ ?HHzQ4w%{ 四. 问题分析
99 wc 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。
Ps R>V)L 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
Cef:tdk7 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
V7t!?xOL 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
gd6Dm4q( 下面我们可以对这几个问题进行分析。
+1;'B4 dX
)W0 五. 问题1:一致性
/2NSZO 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?|
'7Ig.K& 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
}{],GHCjQ >E"9*:.^a struct holder
d @rs3Q1z {
'qv;sB. //
#%S0PL"x U template < typename T >
$;D*
n'8Fx T & operator ()( const T & r) const
.gYt0raSY {
'5H4z7) return (T & )r;
K3p@$3hQ }
#2%([w } ;
M2T| "Q"= Lu>H`B7Q" 这样的话assignment也必须相应改动:
nwM)K
0-2"FdeQU template < typename Left, typename Right >
hRTMFgO class assignment
B/eaqJ {
_|,{ ^m|d Left l;
qSiWnN8D
t Right r;
/r.6XZs6 public :
AZZRa69= assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
PJ 9%/Nrh template < typename T2 >
E20 :uZ7\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
%AR^+*Nu } ;
%%g-GyP
1 {K7YTLWY 同时,holder的operator=也需要改动:
^b53}f8H xFsmf< Vm template < typename T >
$3\yf?m}q assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
[!?wyv3 {
T{S4|G1R6 return assignment < holder, T > ( * this , t);
VO`"< }
bsO@2NP' 8sw,k 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
^,7=X8Su 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
*_)E6Y?9 d\Jji 6W return l(rhs) = r;
lfS;?~W0k 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
!dv-8C$U 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Hq
xK\m%,. LV.&>@* template < typename Tp >
[b`6v`x class constant_t
')nnWlK {
(K!4Kp^m const Tp t;
ndOfbu;mf public :
Tb# constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
w:Q|?30 template < typename T >
c#\-%h const Tp & operator ()( const T & r) const
ac6*v49 {
~Fx&)kegTo return t;
iVeQ]k(u }
4r*Pa(;y } ;
6ojo##j W/v|8-gcK 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
`s}BXKIv} 下面就可以修改holder的operator=了
k|#Zy, #?m{YT{P template < typename T >
-2lRia assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
wD=am {
R{<Y4C2~ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
BLW]|p|1: }
%c1FwAC z~.9@[LG] 同时也要修改assignment的operator()
FaWl,} ] 37KU~9-A template < typename T2 >
T}2:.Hk:N T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
7!-
\L7< 现在代码看起来就很一致了。
$-w5o`e $,P\)</VR 六. 问题2:链式操作
=>YvA>izE 现在让我们来看看如何处理链式操作。
/c^e&D 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。
T~:_}J 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
GYqJ!, 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。
cQ,9Rnfl, 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
;o >WXw Ej|A
; &E template < typename T >
m0Z7N5v) struct result_1
1NGyaI {
c
*1S}us typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
#PH#2/[ } ;
]BfR.,, B"[{]GP BY 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:
bm6hZA| <_f`$z template < typename T >
vXf:~G] struct ref
(txt8q {
i+RD]QL typedef T & reference;
ZvyjMLf } ;
;o%:7& template < typename T >
%1Jd^[W struct ref < T &>
#Gp
M22d'( {
TF)8qHy! u typedef T & reference;
LJ
l1v } ;
=~$U^IsWA 2+&R"#I 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
5m3'Gt4 .xnQd^qoac template < typename T >
Q;@X2JSp typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
\6 LcV ik {
{9'hOi50 return l(t) = r(t);
[,nfAY }
J=VyyUB 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。
2mq%|VG' 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
kDg{>mf IrUi
Eq 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
xcnt?%%M _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
,W8au" _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
dv[\.T`LY +5 调用divide的对象返回一个add对象。
H-m`Dh5{ 最后的布局是:
.f+9 A> Add
RSFJu\0}N / \
jDJ. Divide 5
Hz5;Ruw' / \
aulaX/'-_ _1 3
[[&)cbv 似乎一切都解决了?不。
WRY~fM 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。
ny~W]1 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。
w. vY(s 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:
G ;jF9i rBS2>? template < typename Right >
]'E}
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
9yDFHz w Right & rt) const
,NDxFy;d {
!rz)bd3$ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
GP Ix@k }
tgK x 4 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
+RdI;QmM 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。
-t%L#1k 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。
CR.bMF} 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。
`M,Nd'5&| 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。
xV?*!m$V%R 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
z6Fun 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
]|;7R^o3| u8xk]:% template < class Action >
o\:$V class picker : public Action
FE>3 D1\ {
v'K
% %z public :
XEa~)i{O picker( const Action & act) : Action(act) {}
2[XltjO // all the operator overloaded
0&f\7z } ;
BZ2nDW*% l~ CZW*/ 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。
I>d I[U 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:
|z ]aa AmgWj/> template < typename Right >
>@z d\}@W picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
j,Pwket {
m\1VF\ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
!W0P`i< }
!+5C{Hs2 4Fh&V{`W Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
8g-P_[> 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。
dG"K/| VPdwSW[eM template < typename T > struct picker_maker
uSH>$;a {
F
[r|Y-c] typedef picker < constant_t < T > > result;
5FZ47m ~{Z } ;
i1tVdbC] template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
bx;yHIRb {
(y%%6#bd typedef picker < T > result;
`:V}1ioX5 } ;
0T 1HQ E`Q;DlXv> 下面总的结构就有了:
7&=-a|k~ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
s bs[=LW4 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
o?;F.W_ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
<g]
ou
YHZ 至此链式操作完美实现。
+}kO;\ 4 0p3Rv %3ou^mcj 七. 问题3
7s0)3HR} 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
0S%tsXt+ {qJHL;mP:8 template < typename T1, typename T2 >
mJSK; @w<O ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
U LV)0SB {
G`9cd\^ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
\I'f3 }
]d[Rf$>vu0 ^).WW 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:
|if~i;VKL w:ORmR.p template < typename T1, typename T2 >
bl$+8!~ struct result_2
N[#iT&@T}/ {
jB5>y&+ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
W^5<XX,ON } ;
X\o/i\ C} R5m`;hF 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
NG!>7$@RV 这个差事就留给了holder自己。
14mXx}O N>Vacc_[ P'-JbPXU template < int Order >
){+.8KI class holder;
zJz82jMm template <>
A4~D#V class holder < 1 >
V"w`! {
-iY9GN89c public :
aQ32p4C template < typename T >
- 3C* P
struct result_1
XRClBTKF {
x>U1t!' typedef T & result;
EC^Ev|PB\u } ;
b24NL'jm template < typename T1, typename T2 >
.jvSAV5B struct result_2
3'?h;`v\Lo {
om XBnzT typedef T1 & result;
NvQY7C } ;
|WD,\=J2 template < typename T >
#citwMW typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
l,imT$u {
(eCF>Wh^m return (T & )r;
9
Q0#We* }
,[Dh2fPM, template < typename T1, typename T2 >
%GVEY typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+^/Nil {
R88(dEK return (T1 & )r1;
:5TXA }
0ClX } ;
#)W8. ?)Tz'9l template <>
?l)}E class holder < 2 >
^Nd|+} {
FBR$,j;Y public :
1<XiD3H; template < typename T >
kA7~Yu5| struct result_1
c%q}"Y0oh {
)ZS:gD typedef T & result;
K*([9VZ } ;
_7-"VoX template < typename T1, typename T2 >
QVnO
struct result_2
XD_P\z {
&4mfzpK typedef T2 & result;
.Ws iOJU } ;
1TK #eU template < typename T >
Ma` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
aHBByH {
mp&Le YYn return (T & )r;
K$Mx}m7l }
3EbnZb template < typename T1, typename T2 >
[(D}%+2 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
NZfo`iHAN {
3Ew"[FUs return (T2 & )r2;
OhSt6&+ }
|% M{kA- } ;
sYAG,r>h bqZ?uvc3 O4 +SD 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
yDCooX0 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
H3
A]m~=3 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
C$N4 [oQ`HX1g return l(i, j) = r(i, j);
/7UovKKbz 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
q;1VF;<"vH oiTMP`Y return ( int & )i;
)z?&"I return ( int & )j;
-(4E 最后执行i = j;
|x _-I#H 可见,参数被正确的选择了。
_|^&eT-u d&[M8( J[<D/WIH ;55tf
l ?L<UOv7;t 八. 中期总结
S7Iu?R_I 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:
C:tSCNH[ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
tj"v0u?zW 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
H#1*'e> 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Ux%\Y.PPI ^'C,WZt 1cHSgpoJ %S(#cf!HP $>S}acuC C*W.9 九. 简化
I:uQB! 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
}\PE { 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
'gk81@| 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
zJy 89ib' 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
h+zkVRyA +-*/&|^等
UtW"U0A 2. 返回引用。
c{]r{FAx9o =,各种复合赋值等
p5twL 3. 返回固定类型。
_Cv[`e. 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
*uI hxMX 4. 原样返回。
\Age9iz& operator,
:o.x=c B 5. 返回解引用的类型。
<6}f2^ operator*(单目)
c]g<XVI
6. 返回地址。
>'2w\Uk~: operator&(单目)
j &0fC!k 7. 下表访问返回类型。
y:hCBgc;`c operator[]
7{kpx$:_ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
QigoRB!z#9 operator<<和operator>>
Ads<-.R ZVL-o<6 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。
0w'y#U)&8 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
xu_XX#9?b U'h[{ek template < typename Left >
)L(d$N=Bd struct value_return
vs'L1$L'c {
SSL%$:l@ template < typename T >
{P<BJ52= struct result_1
Vav+$l|j@ {
#T$'.M typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
%_j?<h& } ;
-NflaV~ >DL-Q\U template < typename T1, typename T2 >
R>e3@DQ~ struct result_2
|`94W j< {
.Kh(F6
s typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
ok\/5oz } ;
?;.1fJU> } ;
sjkKaid '^-4{Y^2E RBK>Lws6 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
3"^)bGe `!Ge"JB6
下面我们来剥离functor中的operator()
LDi ezi 首先operator里面的代码全是下面的形式:
o+X'(!Trw >QZt)<[ return l(t) op r(t)
OB*Xb*HN return l(t1, t2) op r(t1, t2)
iRj x];:Vu return op l(t)
0oi5]f6g?8 return op l(t1, t2)
\@PUljU] return l(t) op
7QOC]:r return l(t1, t2) op
|bG [TOa return l(t)[r(t)]
Y;> p)'z return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
xo)?XFM2 6(<~1{
X% 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
Og;$P'U 单目: return f(l(t), r(t));
ev;5?9\E return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
sw qky5_K 双目: return f(l(t));
E/L?D return f(l(t1, t2));
P=SxiXsr$ 下面就是f的实现,以operator/为例
9a~BAH,j 6ImV5^l struct meta_divide
&;@b&p+ {
Vm1 c-,)3 template < typename T1, typename T2 >
)ejXeg static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
&PQ{e8w {
e/HX,sf_g return t1 / t2;
ZAo)_za&mH }
Y%?!AmER } ;
vu.S>2Wv s!o<Pd yJK 这个工作可以让宏来做:
X $9D0;L RSWB!- #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
aIt
0;D template < typename T1, typename T2 > \
Am=PUQF$ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
P#2TM 以后可以直接用
$OFFH[_z DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
XUqE5[O% 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
s<r.+zqW (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。。。)
_ KkVI7a RJ@e5A6_ |_xiG~ 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
"w|k\1D Ppb2"I k template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
/w xxcq class unary_op : public Rettype
.IAHy)li" {
LWb}) #E Left l;
CQuvbAo public :
milK3+N unary_op( const Left & l) : l(l) {}
|z7Crz TaHi+ template < typename T >
,tR'0&= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1'U%7#;E {
98%tws` return FuncType::execute(l(t));
wgR@M[]o; }
CL}I:/zRB ,cO)Sxj
template < typename T1, typename T2 >
'm!11Phe typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K{w=qJBM {
j&G~;(DY return FuncType::execute(l(t1, t2));
wsGq>F~ }
(_n8$3T75 } ;
o Jp_c "KTnX#<0 xo_k"'f+ 同样还可以申明一个binary_op
53&xTcv}x a3
_0F@I template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Xiedg y class binary_op : public Rettype
{e {
[MXXY Left l;
n]{}C.C= Right r;
yExyx?j. public :
0JRBNh binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
,G/X"t ~ |v'5*n9 template < typename T >
r|F,\fF typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8}0y)aJ {
x
w83K return FuncType::execute(l(t), r(t));
|Gs-9+'y }
HY| SLk/E EkAqFcKLq template < typename T1, typename T2 >
yrYaKh typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,v5>sL {
&+{xR79+& return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
0|Ft0y`+ }
R]sjG< } ;
m1;
<T@ k 5r*?Os v;qL?_:=c 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
vHe.+XY 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
F"#*8P DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
O
xaua 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
4wD^?S!p 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Q)X\VQcgj 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
&J@ZF<Ib 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
yWk:u 5 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
C)^\?DH 下面是修改过的unary_op
vCo}-b-j VzM@DM]= ~ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
vgZPDf| class unary_op
ghQsS|)p. {
M 6Z`Pwv]; Left l;
acZ|H 95&sFT
C public :
J
2~B<=V l+X^x%EA unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Sh6 NgO ct/THq template < typename T >
Z$K%@q,10+ struct result_1
"Ksd9,J\b {
!m5\w> typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Cu<ojN- $ } ;
.z7f_KX^ pnb$lpxt template < typename T1, typename T2 >
FsZEB/c struct result_2
F qyJ*W\1 {
F+-MafN7Y typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
2p.+C35c=j } ;
8>+eGz| dM.Ow!j template < typename T1, typename T2 >
$4)guG) typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m,fr?d/; {
Qn cS& return OpClass::execute(lt(t1, t2));
au~gJW- }
>(Ddw N9l jXva?_ template < typename T >
gz:c_HJ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)p](*Z^ {
GDe$p;#"9g return OpClass::execute(lt(t));
hrxASAfg6 }
Du4?n8 o ViONG]F } ;
;yoq/ r2`?Ta |EU08b]P29 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
wC@U/? 好啦,现在才真正完美了。
aa3YtNpP 现在在picker里面就可以这么添加了:
F&Z>B}; N.J:Qn`( template < typename Right >
EE{%hGb picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
sAj$U^Gp {
~$Yuxo return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
F<1'M#bl }
tjL#?j 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。
PkO(Y! 6n4S$a \EqO;A%< ,peFNpi h<jIg$rA 十. bind
<m\TZQBD 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。
v2SsfhT 先来分析一下一段例子
S+ x[1#r hD=D5LYAZ 8 F 1ga15 int foo( int x, int y) { return x - y;}
!"">'}E1 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
4^A'A.0 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
!b
Km}1T 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。
<Z wEdq 我们来写个简单的。
yw^,@' 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
v7RDoO]I 对于函数对象类的版本:
TR;-xst@ <]J5AdJ template < typename Func >
[:Y^0[2 struct functor_trait
{rr\hl-$ {
?/ g(Y typedef typename Func::result_type result_type;
R2gax; } ;
m{" zFD/ 对于无参数函数的版本:
fe,CY5B{ H$HhB8z3 template < typename Ret >
!ym5'h struct functor_trait < Ret ( * )() >
0_)\ e {
NIGFu{S typedef Ret result_type;
Q0A1N[ } ;
7hQl,v< 5 对于单参数函数的版本:
awtzt?VtLh 6&cU*Io@ template < typename Ret, typename V1 >
\^D`Hvg struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
o
qTh ) {
q2Dg~et typedef Ret result_type;
GH!#"Sl8Z } ;
-.G0k*[d 对于双参数函数的版本:
(["u"m% ?z.`rD$}(n template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
nfU}ECun4 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
_t7A'`Dh] {
g.qp _O typedef Ret result_type;
hHQt4 r'd } ;
#=c%:{O{4R 等等。。。
\qPrY.- 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
\(s";@ 0Oq1ay^ template < typename Func >
mNzZ/*n: struct func_return
e78} {
6I<`N template < typename T >
^ +G> N struct result_1
ud1E@4;qf {
?6gI8K6X typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
6{ Eh={:b } ;
1U!CD-%( 5,3h'\ "! template < typename T1, typename T2 >
h&P[9:LH struct result_2
N~_gT
Jr~P {
mv_-|N~ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Ex{]<6UAu } ;
K, Vl.-4? } ;
m;|I}{r J=Z"sU= =>Efrma 最后一个单参数binder就很容易写出来了
92R{V%)G 7UiU3SUcg template < typename Func, typename aPicker >
K} @q+ class binder_1
{1mD(+pJ{ {
v2^CBKZ+ Func fn;
TOs|f8ay aPicker pk;
~EymD * public :
ofV{SeD67 ^B7Aam template < typename T >
)deuB5kz struct result_1
(uE_mEIsv {
4?cg6WJ'6 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
f
sMF46 } ;
wrWWXOZ4 BRT2 =}A template < typename T1, typename T2 >
(plOV) struct result_2
V3S`8VI {
tBt\&{=|D typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Gvw el!6 } ;
H'0S;A+Y6 !nVuvsbv binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
}j
QwP3eY QHeUpJ/^ template < typename T >
u<[Y6m typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
pAYuOk9n {
&7cy9Z~m return fn(pk(t));
&j$k58mX }
o{/D:B template < typename T1, typename T2 >
EJZ2V>\_-0 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ec|#i {
S;
>_9 return fn(pk(t1, t2));
IcN|e4t^J+ }
X#fI$9a } ;
Cs< d\"+ $Khc?v 5u8 YHv 一目了然不是么?
hhpH)Bi= 最后实现bind
eG<32$I i4l?q#X 6w'^,V template < typename Func, typename aPicker >
D0~mu{;c$ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
I2b[ {
MQ01!Y[q_7 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
4GJsVA (d| }
+'l@t
bP #qzozQ4 2个以上参数的bind可以同理实现。
+g*Ko@]m> 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。
ey:3F% \;~>AL* 十一. phoenix
-LF^u;s8&S Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Tg[+K+ b qzXch["So for_each(v.begin(), v.end(),
F"_SCA?9? (
-YYQnN do_
z5?xmffB [
U_+>4zdm cout << _1 << " , "
XWk^$ " ]
Xln'~5~) .while_( -- _1),
\ /o`CV{O cout << var( " \n " )
ie5" )
(%".=x- );
=2<
>dM#` lUDzfJ}3 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:
0h* AtZv_ 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
<~]s+"oVc operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
{epsiHK@tK 那么我们就照着这个思路来实现吧:
1L3L!@ mwBOhEefNJ `.@N9+Aj template < typename Cond, typename Actor >
Y?Xs
Z class do_while
X\_ku?]v {
Av{1~%hU Cond cd;
Rv }e+5F Actor act;
HyB!8M| public :
&uC7W.| template < typename T >
mN,Od?q[ struct result_1
f>dWl$/_s {
MSu_*&j9T typedef int result_type;
z@dHXj ) } ;
hC,EO& i0hF9M do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
xGN&RjPk\ X ZfT;!wF& template < typename T >
zUWu5JI typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\qKh9 {
/K1YDq<= do
v. !L:1@I. {
Y*0mC "n} act(t);
,_HVPE }
-B'<*Y while (cd(t));
sdrALl;w| return 0 ;
&W*9'vSm. }
7aS`SF } ;
yqZKn=1: RCKb5p9 n"*A. 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
bNi\+=v<Ys 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。
?FJU>+{"> 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。
K.B!-< 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。
=5isT 下面就是产生这个functor的类:
3x=T&X+ !gu#
#MrJ9 }<m9w\pA template < typename Actor >
!A qSG- class do_while_actor
R]H/Jv\' {
}9=VhC%J Actor act;
Bg{"{poy public :
dL!PpLR$2 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
,5.ve)/dE T|[zk.8=E template < typename Cond >
X)P9f N~7 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
[5yLg } ;
ly9.2<oz}L }Ndknut, [_q3 02 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
]y:2OP 最后,是那个do_
?U$H`[VF} VG'M=O{)3 DAa??/,x7 class do_while_invoker
,t2M ur {
D<%/:M public :
8cI<~|4_ template < typename Actor >
2[zFKK do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
"k&QS@l {
_P,3~ ; return do_while_actor < Actor > (act);
[TRHcz n }
O7vJ`K(! } do_;
G*` Y~SJp
$I}7EI 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
6_}&
WjU' 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
xO3-I@ 最后来说说怎么处理break和continue
{{N*/E^ 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].oM^y 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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