一. 什么是Lambda
D|-]<r1" 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
#@R0$x 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,
B
`(jTL Q+:y ]; w 2YR Rs %`6et}\ class filler
LgqQr6y" {
5^B79A"} public :
nV'1 $L# void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
V=O52?8 } ;
zF1!a Abc{<4 z0? 3:J>-MO 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
AGlBvRX7e G@]3EP ^HKXm#vAB oaIk1U;g for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
SE'Im HIg2y '7iz5wC# 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
~Amq1KU*Z BoD{fg D6"=2XR4n -l^<[% 二. 战前分析
j*{0<hZb} 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
!~ox;I}S 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
;Afz`Se1@ p~D}Iyww1_ djd/QAfSC for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
PDNl]? /* --------------------------------------------- */
VYk:c`E vector < int *> vp( 10 );
fvu{(Tb transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
]Q^)9uE\D /* --------------------------------------------- */
l_I)d7 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
\J'}CX*aQ /* --------------------------------------------- */
kDmm int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
R9XU 7_3B /* --------------------------------------------- */
>F/^y O for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
YQMWhC,8hy /* --------------------------------------------- */
0vY_ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
c*bvZC^6 _imuyt".+ {bj!]j K~W(ZmB 看了之后,我们可以思考一些问题:
Oa|c ?|+ 1._1, _2是什么?
|RX#5Q>z 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
c=m'I>A 2._1 = 1是在做什么?
PR:k--)D 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
bo0U Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
JEUU~L; #]` uH{ _CwTe=K} 三. 动工
at uqo3 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
9&+]YYCS- `7"="T~ * 5pQpzn= !eX0Q 2 template < typename T >
CPz<iU class assignment
?ZF):}rvZ {
8$( I! ; T value;
G m~ ./- public :
5.rAxdP assignment( const T & v) : value(v) {}
$dC`keQM>9 template < typename T2 >
GppCrQ%Ra| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
,\4]uZ< } ;
c_8&4 ZW4f " XKp&GE@Y 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
8^7Oc,:~ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
I)rnF K_i|cYGV a5*r1, AuNUW0/
7 class holder
f%G\'q]#F {
U]PB) public :
!~#zd]0x; template < typename T >
>|f"EK}m! assignment < T > operator = ( const T & t) const
vsGKCrLwh {
Al>d
21U return assignment < T > (t);
YxF@1_g }
j.E=WLKV* } ;
tv#oEM9esl kK&w5' WzIUHNn'I 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
^rWg:fb atL<mhRz static holder _1;
-Vn#Ab_C Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
g5V \R*{ &Ok1j0~~ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
35\ |#2qw6 而不用手动写一个函数对象。
W+h2 rv ]#:WL)@ mxNd_{n h}Otz " 四. 问题分析
`/O`%6,f1! 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
n!)$e;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。
3H2~?CaJ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
S<Dbv? 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
z8\YMr6o 下面我们可以对这几个问题进行分析。
q/O2E<=w*c M2Q,&>M
五. 问题1:一致性
+B*]RL[th 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?|
kwjO5OC8 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
[.#nM [ZWAXl
$ struct holder
bzr2Zj{4 {
xf,[F8 2y //
adLL7 template < typename T >
z33UER" T & operator ()( const T & r) const
CG1MT(V7? {
=%<=Bn return (T & )r;
hGtz[u#p }
PR8nJts W5 } ;
Pn,I^Ej . <KMCNCU\+ 这样的话assignment也必须相应改动:
wQ33Gc ] Q5:JV template < typename Left, typename Right >
.psb#4 class assignment
,`geOJn'
{
s%)f<3=a Left l;
;Y7'U rn Right r;
H4g8
1V= public :
~[;r)
g\ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
V}y]< template < typename T2 >
BH:A]#_{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
(`(D
$% } ;
J[ZHAnmPH g p:0 Y 同时,holder的operator=也需要改动:
o=rR^Z$G OZ&/&?!XE template < typename T >
M7=,J;@ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
u8-6s+
O {
eHr0], return assignment < holder, T > ( * this , t);
b A+_/1C }
E)-;sFz 7zu\tCWb 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。
f,G*e367: 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
`~XksyT }e\"VhAl/ return l(rhs) = r;
j
iKHx_9P 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。
o/Ismg-p 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
'z|Da &d P \U:OQ.e template < typename Tp >
g5y+F]'I class constant_t
Z^kE]Ir#EV {
M@[W"f
Wq const Tp t;
6KddHyFz public :
y3~`qq constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
f@i#Znkf*? template < typename T >
Ark]>4x> const Tp & operator ()( const T & r) const
qPDNDkjDD {
Xb"i/gfxt return t;
eoiz]L }
p/Pus;*s } ;
aC1z.?!U `2f/4]fY 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Z9vMz3^N 下面就可以修改holder的operator=了
-06G.;W\^ ;\K]~ template < typename T >
TiD#t+g assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
~4fE`-O {
mG[jR*JW return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
6 byeO&d }
i-|N6J 7yE\, 同时也要修改assignment的operator()
[*
<x) VeQGdyhY template < typename T2 >
\5a.JfF T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
UFj H8jSBx 现在代码看起来就很一致了。
/43l}6I e]~p: 六. 问题2:链式操作
Ph^1Ko"2 现在让我们来看看如何处理链式操作。
u+8"W[ZULq 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。
$gr>Y2i 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。
pS$9mzY 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。
,C,nNaW 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
NK0'\~7& h$8h@2% template < typename T >
6{6hz8 struct result_1
'V]C.`9c {
(WHgB0{ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
OlT8pG5Oa } ;
L\#YFf >6S7#)0T 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
5aaM;45C +u|"q+p template < typename T >
Ar<5UnT struct ref
Z5t^D| {
_y4O2n[e typedef T & reference;
F0!Z1S0g } ;
9"#C%~=+ template < typename T >
E0!d c struct ref < T &>
,zgz7 {
t+v%%N_ typedef T & reference;
NgTB4I8P } ;
+,,(8=5g r;{$x 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
V1'otQH2l N**)8( template < typename T >
v@EErF typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
O50_qu33ju {
),yar9C return l(t) = r(t);
YZ>L_$:q }
x$q} lJv_ 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)M#9oAM 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
'I>USl3 hI 9)wYSz' 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
sSU|N;"Y _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
~61b^L}$ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
d.?}>jl +5 调用divide的对象返回一个add对象。
#@oB2%&X? 最后的布局是:
'>
ib
K| Add
y'm!h?8 / \
p6%V f Divide 5
O14QlIk / \
QF/ULW0G! _1 3
<|l}@\iRX 似乎一切都解决了?不。
'Q=;I 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。
uE.BB# 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。
_M%>Q m 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:
Z3&}C h {wC*61@1 template < typename Right >
OKh0m_ )7 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
+ydd"` Right & rt) const
ah*{NR) {
{dZ]+2Z~+ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
+(2$YJ35 }
'i%r 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
OjhX:{"59 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
m\qeYI6, Z 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
Gko"iO# 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
MsXw
8D 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
4Kch=jt4# 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
[2-n*a(q 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
*k7BE_&*0Z P<IDb%W template < class Action >
Bf*>q*%B{ class picker : public Action
l WYp {
:^ywc O public :
o MJ`_ picker( const Action & act) : Action(act) {}
K T0t4XPM // all the operator overloaded
Go{,<
gm } ;
fJlNxdVr u9~5U9]O%6 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
A1/@KC"&{G 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
:&wb+tV ":
vGs_$ template < typename Right >
y@!M<#SEzG picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Dnd; N/9 {
0BDw}E\ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
T3fQ #p }
nh4G;qdU 7_\F$bp` Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
`rVru= zoy 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
d/R!x{$-f E[t0b5h template < typename T > struct picker_maker
s$Vv {
cCZp6^/<x typedef picker < constant_t < T > > result;
y7hDMQ c' } ;
9nN1f@Y template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
36{GZDGQ {
>[Vc$[62 typedef picker < T > result;
&Pb:P?I } ;
J$51z $.vm n,:. 下面总的结构就有了:
3q73L<f 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。
*|S6iSn9R! 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。
Mw0>p5+ cy picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
o*)Sg6Yk 至此链式操作完美实现。
8GP17j $~1vXe @[lMh9` 七. 问题3
Bh&pZcm| 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
dCi:@+z8 0o+Yjg>\~8 template < typename T1, typename T2 >
o=R(DK# U ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
iv >MIdIm {
_;03R{e* return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
YTyrX }
^m%#1Zd 1<G+KC[F 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
x.-d)]a! ?Ujg.xo\ template < typename T1, typename T2 >
RKP,w% struct result_2
jae9!Wi {
?C[?dg{n typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
E4 eXfu } ;
l$/pp c9nR&m8(+ 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?
;v.[aq 这个差事就留给了holder自己。
i3,.E]/wX@ wNHn. Fs~(>w@ template < int Order >
83c2y;|8 class holder;
QP%_2m>yhl template <>
r+ bGZ class holder < 1 >
M?lh1Yu" {
}R}+8 public :
U=bx30brh% template < typename T >
>SI'Q7k struct result_1
Z8v 8@Y {
g[G/If typedef T & result;
^0.8-RT } ;
es*$/A template < typename T1, typename T2 >
Dylm=ZZa struct result_2
F_*']:p {
AI2XNSV@Yl typedef T1 & result;
OPNRBMD } ;
y`va6 %u{ template < typename T >
uHI(-!O typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
'<o3x$6
* {
4SI~y;c) return (T & )r;
$Er=i }` }
5e+j51 template < typename T1, typename T2 >
C{bxPILw typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~^obf(N` {
Y ]([K.I= return (T1 & )r1;
zhw*Bed< }
w||t3!M+n } ;
57q= Q|)>9m!tt template <>
%NQ%6B class holder < 2 >
,LA'^I? {
<uuumi-!%G public :
NwF"Zh5eMW template < typename T >
Be|! S_Y P struct result_1
6RbDc* {
|3FI\F;^q typedef T & result;
9F807G\4Qt } ;
4fKvB@O@. template < typename T1, typename T2 >
9;L 4\ struct result_2
3wv@wqx {
rL-R-;Ca typedef T2 & result;
@SD XJJh } ;
Leb
Kzqe template < typename T >
1)=
H2n4) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
y8$3kXh {
iW6O9~ return (T & )r;
?1ey$SSU] }
`NQ template < typename T1, typename T2 >
futYMoV typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
%AO6= {
>\1twd{u] return (T2 & )r2;
E,m|E]WP }
pX_ } ;
Dd1k? :Vxt2@p{ >2s6Y 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> >。
:=B.)]F.) 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
J920A^)j! 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
0HWSdf|w 3g;Y return l(i, j) = r(i, j);
d7kE}{, 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
7SHllZ 0G8@UJv6 return ( int & )i;
J6CSu7Voa return ( int & )j;
_5 Lcr) 最后执行i = j;
|6Y:W$7k 可见,参数被正确的选择了。
8~(,qU8- N \r
IOnZ.WK Hpix:To Qp<*or@ "9xJ},:- 八. 中期总结
?>+uO0*S 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
={xRNNUj_ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
"#E
Z 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
H}r]j\ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
h>bjG 2;sTSGDG %/3+:}@G &n| <NF = -oP,$k yr},pB 九. 简化
p^Ey6,!8]D 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。
m u9,vH 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
fL|9/sojz 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:
6H0kY/quL| 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
(.$$U3\ +-*/&|^等
5{yg 2. 返回引用。
}$<v =,各种复合赋值等
Z><+4
' 3. 返回固定类型。
C5(XZscq 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
#fF5O2E'3 4. 原样返回。
Vl$RMW@Ds operator,
~EmK;[Z 5. 返回解引用的类型。
|\Gkhi>; operator*(单目)
N|mggz 6. 返回地址。
\'=svJ
operator&(单目)
5:38}p9` 7. 下表访问返回类型。
7d.H8C2 operator[]
$E[O}+L$# 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
O_ r-(wE4 operator<<和operator>>
I0l3"5X
a @8 c@H#H 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。
y3(~8n 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
rWWpP< "zw{m+7f, template < typename Left >
AM?ZhM struct value_return
kR1
12J9P {
]foS.D, template < typename T >
,sj(g/hg struct result_1
c
k[uvH
{
)PR`irw typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
<,O|fY% } ;
+9LzDH j(I(0Yyh template < typename T1, typename T2 >
%J6>Vc!ix= struct result_2
EiD41N {
0<uL0FOT typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
KYkS^v } ;
rk%pA-P2 } ;
Gmu[UI}w8 ,^CG\); ?ZTA3mV?+ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
i=^6nwD& _l)3pm6 下面我们来剥离functor中的operator()
L|{v kkBo 首先operator里面的代码全是下面的形式:
-^_^ByJe :
HU|BJ> return l(t) op r(t)
[2Y@O7;nI return l(t1, t2) op r(t1, t2)
@sa_/LH!K return op l(t)
TyO]|Q5 return op l(t1, t2)
y z3=# return l(t) op
Xr o5~G return l(t1, t2) op
Rex86!TO return l(t)[r(t)]
*B4OvHi)' return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
*pO`sC> bfb9A+]3' 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:
zBca$Vp 单目: return f(l(t), r(t));
\*5z0A9)5) return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
S^1ZsD. 双目: return f(l(t));
??Urm[Y.Z return f(l(t1, t2));
E}zGY2Xx 下面就是f的实现,以operator/为例
I7h v'3u pQZ`dS\ struct meta_divide
!`H!!Kg0L {
c;KMox/ template < typename T1, typename T2 >
,WsG,Q(K static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
guCCu2OTA% {
OGH,K'l return t1 / t2;
'4GN%xi }
BC#`S&R } ;
:V6t5I'_ ?;w`hA3ei 这个工作可以让宏来做:
\u6.*w5TI kxrYA|x #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
SPe%9J+ template < typename T1, typename T2 > \
cAx$W6S static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
,ZYPffu<* 以后可以直接用
}] 1C=~lC DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
`)8SIx 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
|BtFT (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。。。)
CE
(zt $<VH~Q< f\hQ>MLzt 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
`p)U6J 1LSD,t| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!Qsjn class unary_op : public Rettype
3:w_49~:~ {
|A|K); Left l;
)yz)Fw|& public :
Bs '=YK$ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
kTzO4s? tJ7tZ~Ak template < typename T >
Z" l].\=
F typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0}`
-<( {
`Y!8,(5# return FuncType::execute(l(t));
$WRRCB/A6 }
%b h:c5 <Pf4[q&wM template < typename T1, typename T2 >
L*rCUv ` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
D\-DsT.H {
nXuy&;5TL, return FuncType::execute(l(t1, t2));
@d8Nr: }
2#qcYU } ;
CCC9I8rZD 1JOoICjB >`yRL[c; 同样还可以申明一个binary_op
[k%u$ $E8}||d template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
SEWdhthP class binary_op : public Rettype
k:mW ,s|a {
:"nh76xg< Left l;
Ew;AYZX Right r;
l"h6e$dP public :
/,<s9
: binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
p?
w^|V ))X"bFP!3 template < typename T >
Q4L7{^[X typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|rgPHRX^Hn {
PgP\v -. return FuncType::execute(l(t), r(t));
1=X1<@* }
qx0F*EH| A[F@rUZp template < typename T1, typename T2 >
0a!|*Z typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}t|i1{%_ {
BNO+-ob- return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
X-CoC
}
|NTqJ j } ;
oZL# *Z(h "ChJR[4@ lQRtsmZ0 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
w}97`.Kt!n 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
{XC[Ia6jtL DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
pOB<Bx5t 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。
K|D1 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
^@Qc!(P 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。。。
W%MS,zkAE 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
+T,0,^* 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)
LOwd mj 下面是修改过的unary_op
#Hl?R5 L|'B* template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
05jjLM'e class unary_op
zG%'Cw)8 {
QM~~b=P,\ Left l;
ssH[\i IO2@^jup public :
gTLBR o>]z~^c unary_op( const Left & l) : l(l) {}
m*lcIa M D&7k,! template < typename T >
EAC I> struct result_1
F0kAQgUv {
W]>%*n typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
iJKGzHvS } ;
^ME'D "F
Etl( template < typename T1, typename T2 >
.rX,*|1x struct result_2
,sg\K>H= {
0q]0+o*% typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
:+?rnb)N } ;
9.9B#? q(2ZJn13f template < typename T1, typename T2 >
?O]RQXsZ2 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X]W( {
uA t{WDHm return OpClass::execute(lt(t1, t2));
_ib
@<% }
AW!A+?F6 3m & template < typename T >
{DUtdu[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u&o$2
'8 {
{([`[7B>a< return OpClass::execute(lt(t));
<33,0."K }
mO8/eVws[M /*M3Ns1@2 } ;
E},zB*5TH <qI!Dj{ b9v<Jk 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
x2OAkkH\]i 好啦,现在才真正完美了。
/?S^#q>m% 现在在picker里面就可以这么添加了:
xm=$D6O: s5*HS3D template < typename Right >
D O||o&u picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
2,|;qFJY-@ {
ID{XZ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
"-rqL }
H_aG\
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。
.2ZFJ.Z" H9!q)qlK OpK_?XG (zk/>Ou ovi^bNQ 十. bind
BP\6N%HC%& 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。
xZ>j Q_} 先来分析一下一段例子
$>+g) 8f65;lyN 47f\ int foo( int x, int y) { return x - y;}
#k)t.P
Q bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
uotW[L9 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
|WOc0M[U 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。
Oi-%6&}J 我们来写个简单的。
[Q/kNK 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
XBO(
*6"E 对于函数对象类的版本:
t-<BRnxhE {lgiH+: template < typename Func >
,]Xn9W struct functor_trait
o-;/x) {
OkCAvRg typedef typename Func::result_type result_type;
| :id/ } ;
)%lPKp4] 对于无参数函数的版本:
{2i8]Sp1d/ 33&\E- Q> template < typename Ret >
_c5*9')-) struct functor_trait < Ret ( * )() >
4:/^ .: {
- leYR`P typedef Ret result_type;
|f.,fVVV; } ;
ZNL+w4 对于单参数函数的版本:
g=,}j]tl qOnGP{ template < typename Ret, typename V1 >
l(@c struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
:-$8u;!M {
|>.</68Z typedef Ret result_type;
o/n4M]G } ;
@g]EY&Uzl 对于双参数函数的版本:
@YG-LEh h ^s8LE3 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
JO90TP
$ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
I`i"*z {
t*u#4I1 typedef Ret result_type;
}Gy M<!: } ;
aUA)p}/: 等等。。。
tCar:p4$ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
#3'M>SaoH kQQDaZ8 template < typename Func >
*v?kp>O struct func_return
0'YJczDq:7 {
mm.%Dcn template < typename T >
7?y7fwER struct result_1
HPJHA , {
LIQ].VxIs typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
s{j A!T} } ;
;-;lM6zP gU NWM^n template < typename T1, typename T2 >
P|]r*1^5 struct result_2
U4yl{? {
tV>qV\> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
N]6t)Zv } ;
-|>T?
t'K } ;
EbVva{;#$; i"
)_Xb_1 D{[{ &1\)r 最后一个单参数binder就很容易写出来了
siT`O
z|, G#^0Bh& template < typename Func, typename aPicker >
kRBO] class binder_1
=;b3i1'U {
qd#7A ksm Func fn;
{8`$~c aPicker pk;
UT9u? public :
aql8Or1[ a(ITv roM/ template < typename T >
dM P'Vnfj struct result_1
@qj]`}Gx' {
M}f(-,9 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
CjP<'0gT } ;
r@bh,U$ T#*H template < typename T1, typename T2 >
22U`1AD3U struct result_2
S6a\KtVa {
5,g +OY=\ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
v\@RwtP } ;
PLMC<4$s Ki7t?4YE binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
mtn^+* U V*Ruy- template < typename T >
jX(hBnGW typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
CH
29kQ {
~1[n@{*: ( return fn(pk(t));
w>=N~0@t }
c;fLM`{* template < typename T1, typename T2 >
7v)p\#- typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`[U.BVP' {
_vDmiIn6K return fn(pk(t1, t2));
1EEcNtpub] }
NRx I?v } ;
#jW=K&; TjYHoL5 y_=y% 一目了然不是么?
=!xX{o?64 最后实现bind
q CYu@Ho wWiYxBeN PPIO<K 3` template < typename Func, typename aPicker >
$?bD55 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
L\E>5G; {
]+W){W=ai return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
O=(F46 M }
EwA* F P|cA^$< 2个以上参数的bind可以同理实现。
*4}NLUVX 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。
VJ&<6 ,m5i(WL 十一. phoenix
a%`%("g! Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
}$'_%, E5M/XW\E6 for_each(v.begin(), v.end(),
/UK]lP^w]! (
C&MqH.K do_
dS4z Oz" [
ipbhjK$ cout << _1 << " , "
z[v4(pO6 ]
/bB4ec8! .while_( -- _1),
KvPCb%!ZP cout << var( " \n " )
orH6R8P] )
zIjfxK );
tm^joK[{|J ZL\^J8PRK 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:
o,dp{+({ 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
9&AO operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Oh p@ZJ!a? 那么我们就照着这个思路来实现吧:
,}gJY^X+ 1BU97!
5)lcgvp template < typename Cond, typename Actor >
1p$(\ class do_while
"8ellKh {
kaB|+U9^ Cond cd;
o
/[7Vo Actor act;
iBSg`"S^]C public :
Vb\g49\o/ template < typename T >
2a
eH^:u struct result_1
/}8Au$nA {
$S|+U}]C typedef int result_type;
&um++
\ } ;
UNa"\ [Tp?u8$p` do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Zja3HGL AG=PbY9 template < typename T >
}3X/"2SW^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8TT#b?d {
`hkvxt do
YYYF a {
`@],J act(t);
EOXkMr }
vxEi C:&] while (cd(t));
{/,(F^T>2 return 0 ;
[07E-TT2U }
ocZ}RI#Q } ;
?%hd3zc+f ^]R_t@ VPYLDg.' 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Qr$
7 U6p 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。
6dr'nP 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。
KYm8|]'g 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。
s0f+AS|} 下面就是产生这个functor的类:
)__sw l!88|~ u0&R*YV template < typename Actor >
9d#?,:JG class do_while_actor
>*ls}
q^ {
w+
!c9 Actor act;
1Ys=KA-!_x public :
yV:8>9wE8 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
(l{8Ixs ;P)oKx template < typename Cond >
JP<j4/ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
M1-tRF } ;
sPvs}}Z]P mB_?N $K B+Qf?1f 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
EtN, 最后,是那个do_
%QEBY>|lI >ceC8"}J5M N'ER!=l) class do_while_invoker
l+"p$iZs {
5_E8
RAG public :
Eb[;nk? template < typename Actor >
t;w<n" do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
<PDCM8 {
!?JZ^/u return do_while_actor < Actor > (act);
|> STb\ }
94#,dA,M } do_;
~F'6k&A^q m_/Ut 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
,FzkGB# 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
JT0j2_*Rr 最后来说说怎么处理break和continue
XYWyxx5` 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。
%eDSo9Y 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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