一. 什么是Lambda
r>U@3%0& 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
xZv#Es%# 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,
mdgi5v t`mV\)fa 8ITdSg r$~HfskeI class filler
K6)j0]K1 {
|H+Wed| public :
^a1^\X.~ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
:Zz
'1C } ;
uU25iDn j,dR,N d w*JGUk 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:
"6?0h[uff >
"=>3 }~e%J( FG*r'tC~r for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
.h4 \Y A J
S_]FsxD NPe%F+X 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
\)?HJ 7VF LJrt hFl^\$Re ITT@, 二. 战前分析
n#OB%@]<V 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。
%Q dn 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
Ak"m 85B ;x@~A^<el }@+:\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
W]5w \ /* --------------------------------------------- */
7Da` vector < int *> vp( 10 );
o$lM$E: transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
b"U{@ /* --------------------------------------------- */
]Ak/:pu sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
TOH!vQP /* --------------------------------------------- */
8ux?K5_ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
3W<_J_[ /* --------------------------------------------- */
VB(S]N)F^ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
T~&9/%$F /* --------------------------------------------- */
Aw7oyC! for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
w@jC#E\ )Rlh[Y& r BDO]-y Qw,{"J 看了之后,我们可以思考一些问题:
?k}"g$JFn 1._1, _2是什么?
19g-#H! 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。
.#4;em%7 2._1 = 1是在做什么?
U 3aY =8B 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。
+e);lS"+/ 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。
F-k3'eyY }BlVLf%C }i!hzkK# 三. 动工
S^8C\ E 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
2<E@f0BVAy X2mZ~RB(p >-j([% ]$!7;P template < typename T >
o0_H(j? class assignment
z
.+J\ {
|*g\-2j{ T value;
3Wb2p'V7$? public :
1Y"35)CR) assignment( const T & v) : value(v) {}
f']sU/c= template < typename T2 >
}kCn@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
WiNr866nB } ;
PG6L]o^ Y&:/~&' 5!8-)J-H 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
2]3G1idB 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
~ur)fAuF2 61kO1,Uz* a}w&dE$!- 6H3_qx class holder
GA;E (a {
IQH;`+ public :
{(t (}-:Z template < typename T >
Tvk= NJ assignment < T > operator = ( const T & t) const
X.JB&~/rO {
{0 IEizQ|i return assignment < T > (t);
6}qp;mR
E] }
U3}r.9/ } ;
|JC/A;ZH kAsYh4[ ,_,Z<X/ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
d( +E0 7+^4v(s static holder _1;
yyVv@ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
1O]27"9 60St99@O for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
l\Or.I7n
而不用手动写一个函数对象。
zPT!Fa` #su R[K*S Y @(izC&h Rtywi}VV2 四. 问题分析
!LI
8Xk 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
#(pY~\ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
Mo'6<"x 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
t[e`wj+qz 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
_aeIK 下面我们可以对这几个问题进行分析。
0iYo&q'n X=+|(A,BdY 五. 问题1:一致性
rD+mI/_J` 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
T;G<62`.h 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
9^^:Y3j Fx )BMP struct holder
}56WAP}Z 4 {
t ^~Qv //
SUUNC06V template < typename T >
y{hg4|\ T & operator ()( const T & r) const
}N[X<9^Z {
iN8[^,2H| return (T & )r;
='`z }
-y5^xR } ;
({v$!AAv 1p[C5j3 这样的话assignment也必须相应改动:
"9'~6b r{!]`
'8 template < typename Left, typename Right >
Dq/_^a/1 class assignment
k@L},Td {
qsOA(+ZP Left l;
4zkn~oy Right r;
.vE=527g) public :
i ?&t@"' assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Jz&a9 template < typename T2 >
t~H'Ugv^ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
t~U:Ea[gd } ;
jfP2n5X83 Uy2NZ%rnt 同时,holder的operator=也需要改动:
%X7R_>.
>Akrbmh5 template < typename T >
R4"*<%1 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
BgRfy2: {
t2skg return assignment < holder, T > ( * this , t);
0zQ"5e?qy }
qB6@OS Rah"La 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。
d3-F?i
5d 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Q&+Jeji HK&Ul=^VN| return l(rhs) = r;
~QgyhJM_h= 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。
h
DpIwzJ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
QZ?# ixvJ M8dv
y!D template < typename Tp >
8=QOp[w class constant_t
701a%Jq_2 {
P 4Vi~zMX
const Tp t;
`EKmp|B_p_ public :
Y-!~x0-H constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
:btb|^C template < typename T >
$J6 Pv
const Tp & operator ()( const T & r) const
L7i2is {
@Wgd(Ezd return t;
!dnCrR }
Yc~(Wue } ;
eS#kDa/ % ?tzJ7PJ~B 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
krqz;q-p~ 下面就可以修改holder的operator=了
%+ln_lgD: ?,s]5 template < typename T >
q4u,pm,@ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
di.yh3N$ {
Nq]8p =e return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
p7{2/mj }
(=A61]yB yyPQ^{zD 同时也要修改assignment的operator()
Ov$>CA ~6{iQZa1Y template < typename T2 >
OBb m?`[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Cws;6i*=@ 现在代码看起来就很一致了。
nm"]q`(K MzEeDN 六. 问题2:链式操作
@!p bR(8 现在让我们来看看如何处理链式操作。
0gRj3al( 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
7gWT[ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
vCvjb\S 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
Lql2ry$Wa 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
m^k$Z0 7e NLs
template < typename T >
zH"a>+st= struct result_1
VSx9aVPkC {
gB
_/( typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
'/OcJVSR } ;
J.EBt3 m+UWvUB) 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:
1.9bU/X _0cCTQE template < typename T >
]z5k YU& struct ref
n~"qbtp} {
O]4v\~@-j typedef T & reference;
}_/]f!] } ;
,`Keqfx template < typename T >
N#``(a struct ref < T &>
zw15r" R {
o0`']-)*2 typedef T & reference;
xA7~"q&u } ;
Z[*unIk zTB&Wlt 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
C\5G43` hQj@D\} template < typename T >
<">epbV6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
&^#iS<s1 {
*
rlVE return l(t) = r(t);
Up?RN %gq }
$?W2'Xm!V 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
xAd@.^ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
;G8H'gM07
1xS+r)_n@ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
2mzn{S)nV _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
TSewq4`K _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
_"Bj`5S +5 调用divide的对象返回一个add对象。
.8s-)I 最后的布局是:
gC2}?nq* Add
qA)YYg/G / \
H@@ 4n%MK Divide 5
g=nb-A{# / \
Hh;lT _1 3
_-({MX[3k< 似乎一切都解决了?不。
V4jMx[ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
{DP9^hg 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
[pTdeg;QE OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
W{'hn&vU .+(V</ template < typename Right >
+_fFRyu> assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
&P9fM-]b
s Right & rt) const
qI7KWUR {
o+{,>t return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
J.h` 0$! }
}p6]az3 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
|#o' =whTl 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。
' F.^ 8/> 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。
af |mk@ 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。
QGfwvFm 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。
w;ZT-Fti 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?
_Sd^/jGpU 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:
4!{lySW f> Jj5he/ template < class Action >
r]cq|Nv8: class picker : public Action
J@/4CSCR] {
HL"c yxe public :
iT==aJ=~/& picker( const Action & act) : Action(act) {}
UAXp;W` // all the operator overloaded
i
kfJ! f } ;
Jkj7ty.J
:'Gn?dv| 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。
dj(&"P 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:
0' *{BAWx El9T>!Z template < typename Right >
=JE<oVP8 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
3Ed {
eG(YORkR return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
6w &<j&V }
_@>*]g xwsl$Rj Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
v[uVAbfQ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
_Kaqx"D aMe&4Q template < typename T > struct picker_maker
I-!7 EC2{! {
tZ62T{, a typedef picker < constant_t < T > > result;
gWU#NRRc } ;
YG0/e#5 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
#\X)|p2 {
\m)s"Sh. typedef picker < T > result;
d>F7i~W } ;
(ww4( WDxcV% 下面总的结构就有了:
}\<=B%{
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
`TO Xktj picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
cu}(\a picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
ek5j;%~g1 至此链式操作完美实现。
I_f%%N% ' u<I S/w I\1E=6" 七. 问题3
a7_Q8iMe 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
k8ILo) .&b^6$dC template < typename T1, typename T2 >
|uQ[W17^N ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
z[biK|YL {
Z!)f* return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
IDmsz }
5d(qtFH1 y*
rY~U#3 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:
<YSg~T 'me:Zd template < typename T1, typename T2 >
\E~Q1eAJT struct result_2
pbFYiu+ {
h\2}875 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
>waN;&>/ } ;
+L n M\n !2wETs? 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?
4xp j< 这个差事就留给了holder自己。
+{'lZa s?5d #*\Ry/9Q template < int Order >
YI/{TL8*KK class holder;
u9 %;{:]h template <>
<TL])@da class holder < 1 >
s5nB(L*Pjp {
#*+;B93) public :
w}"!l G template < typename T >
C1n??Y[ struct result_1
J/L)3y {
*-{Omqw typedef T & result;
Rnz8 f} } ;
hl*MUD, template < typename T1, typename T2 >
X1O65DMr`g struct result_2
FF8WTuzB+ {
3g^IXm:K$ typedef T1 & result;
c
3}x)aQ } ;
w<btv]X1 template < typename T >
]X/O IfdWe typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
rA[nUJ, {
@Ap@m6K?q return (T & )r;
{`tHJ|8 }
YmZC?x_{M2 template < typename T1, typename T2 >
$#F;xys typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
FYxUOO {
$U\!q@'$ return (T1 & )r1;
?`za-+<r< }
t>XZ3 } ;
}<E sS GU2]/\W*a template <>
P0a>+^:% class holder < 2 >
EPQ&?[6 {
5dbX%e_OP public :
Ma% E&.ed template < typename T >
yjeqv-7 struct result_1
jn0t-": {
@>d&5}F_>{ typedef T & result;
^H
f+du } ;
c& 9+/JYMo template < typename T1, typename T2 >
UDhwnGTq(l struct result_2
~vO'p {
mMel,iK= typedef T2 & result;
C~3@M<X } ;
KteZK.+#: template < typename T >
>^M!@=/?J typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
AaJ,=eQ {
N:m@D][/sW return (T & )r;
WiPM <' }
t't^E,E
.@ template < typename T1, typename T2 >
I8E\'`:< typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
CUAg{] {
JS<e`#c& return (T2 & )r2;
uJ2C+$=Ul }
EKeBTb } ;
p{\qSPK Enq6K1@%G %!N2!IiVs 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
GQEI f$ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
H24ate?t, 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
T%N~oa %fexuy4 return l(i, j) = r(i, j);
eSQzjR* 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
wj5qQ]WC +35)=Uov return ( int & )i;
N,'[:{GOY return ( int & )j;
s[vPH8qb 最后执行i = j;
//`cwnjp 可见,参数被正确的选择了。
+73=2.C0 $?CBX27AV ba1$kU "4Wp>B YU ]G5\UU 八. 中期总结
O>tC]sm% 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:
K%aPl~e 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
l&e5_]+% 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
~%8Q75tn. 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
GDNh?R Bsih<`KF^ #buV;!_!E? ;?O883@r8 1k%k`[VC b#)UUGmI 九. 简化
69y;`15 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。
xda;
K~w 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
AdZ;j6# 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:
?rX]x8iP 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
DHC+C4 +-*/&|^等
RF!a// 2. 返回引用。
ma$Prd =,各种复合赋值等
Qcjc, 3. 返回固定类型。
:q<Z'EnW 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
vP@v.6gS, 4. 原样返回。
h4pTq[4* operator,
q_W0/Ki8 5. 返回解引用的类型。
5BkV aF7Th operator*(单目)
. v@>JZC 6. 返回地址。
e,_-Je operator&(单目)
u}bf-;R 7. 下表访问返回类型。
@.$Xv>Jt$ operator[]
H=g.34 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
1=7jz]t operator<<和operator>>
7+TiyY]K wfvU0]wk} 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。
8 #X5K 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
aq+Y7IR_ f=!PllxL: template < typename Left >
UX<Qcjm$e struct value_return
1iL'V-y {
4`Nt{ template < typename T >
-16K7yk struct result_1
j`
E +qk {
OI}
&m^IOo typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
obK*rdg, } ;
Xq^{P2\w1 +=$G6uR$ template < typename T1, typename T2 >
V@f#/"u' struct result_2
#JM*QVzv {
biK.HL\V typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
![jP)WgF } ;
FM];+d0 } ;
`rQl{$9IC an~Kc!Oki ]0E- lD0J 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
>?<d}9X nfB9M1Svn 下面我们来剥离functor中的operator()
MLX.MUS 首先operator里面的代码全是下面的形式:
|05LHwb> 9hU@VPB~ return l(t) op r(t)
mJYD"WgY return l(t1, t2) op r(t1, t2)
e-#Vs{?|r return op l(t)
`><E J'h return op l(t1, t2)
D"exI] return l(t) op
*,28@_EwY return l(t1, t2) op
\2CEEs' return l(t)[r(t)]
Nh\o39= return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
A9MTAm{ a'A<'(yv 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:
fk!9` p' 单目: return f(l(t), r(t));
]E6r)C return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
!t}yoN
n| 双目: return f(l(t));
Ss_}@p ^ return f(l(t1, t2));
k5Su&e4]] 下面就是f的实现,以operator/为例
+
)[@ 5vJxhBm/ struct meta_divide
F@mxd {
PkLNIp1 template < typename T1, typename T2 >
`3`.usw static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
z#1"0Ks&P {
xsiJI1/68 return t1 / t2;
q@tym5 }
1}Y3|QxF } ;
.h\Py[h<^ O<E8,MCA[a 这个工作可以让宏来做:
.(3ec/i4CF ,&q
Q[i #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
< %t$0' template < typename T1, typename T2 > \
\7d T]VV static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
ds#om2) 以后可以直接用
jgyXb5GY DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
rHMr8,J; 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
wC(XRqlE (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。。。)
2Z-,c;21 &KOO&, JYl\<Z' { 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
VEr 6uvB 7s$6XO! template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
{4o\S class unary_op : public Rettype
A&;EV#]ge {
T&mbXMN Left l;
N!.kq4$. public :
oMz/sL'u unary_op( const Left & l) : l(l) {}
tu7+LwF7 ;7wwY$PBH template < typename T >
!k%l+I3J[ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
IsWcz+1n {
fuQ4rt[i return FuncType::execute(l(t));
JO}#f+w} }
)A"ZV[eOoQ 3"f)*w7d template < typename T1, typename T2 >
Z={D0` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
uT'-B7N {
r94j+$7 return FuncType::execute(l(t1, t2));
+p8qsT#7 }
3$MYS^D } ;
#>MO] %H 8A= FGV}5L 同样还可以申明一个binary_op
XKpL4]{&q4 2Px$0&VN template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
%"1`
NT class binary_op : public Rettype
03PN{< {
M@',3 Left l;
+3NlkN# Right r;
L*kh?PS; public :
Ufm(2` FQ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~ >&I^4 % JgRcx template < typename T >
[K"U_b}w typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a7XXhsZ {
n25irCD` return FuncType::execute(l(t), r(t));
))%@@l[ }
^)>( <6 zs#-E_^%M template < typename T1, typename T2 >
D+:s{IcL< typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W8bp3JX" {
'V^M+ng return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
\E,2VM@6 }
-;$/< } ;
m9@n 7$!`p,@we/
gd337jw 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
$uEJn&n7} 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
pOqGAD{D$ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
7"ylN"syZ 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。
>KHp-|0pv 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
!*9FKDB{ 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。。。
GG*BN<(>! 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
o;E(Kj 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)
qR_SQ
VN 下面是修改过的unary_op
6.7Kp P$
dgO template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
"PScM9) \ class unary_op
eF;1l<< {
GGL4<P7 Left l;
yz$1qEII`q Iy\K&)5? public :
X`[or:cB
qJUu9[3'm unary_op( const Left & l) : l(l) {}
wzAp`Zs2Dm A/NwM1z[o) template < typename T >
B8'(3&)My struct result_1
A{hwT,zV: {
V+-%$-w> typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
`Z0FQ( r_ } ;
PA&Ev0`+ RMDzPda. template < typename T1, typename T2 >
g-Vxl|hR struct result_2
^#KkO3 {
u{o3 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Rcc9Tx(zvQ } ;
VMXccT9i! ACc tyGd template < typename T1, typename T2 >
GO2mccIB typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6g576 {
kZ>_m&g return OpClass::execute(lt(t1, t2));
y/S3ZJY }
F.y_H#h ,|RKM template < typename T >
3a]Omuu|= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:%vD
hMHa {
h\qM5Qx+Q return OpClass::execute(lt(t));
bkQEfx. }
Ys@M1o 8}/v[8p } ;
d\Xi1&& $sDvE~f0n T]er_n 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
<x!q!; 好啦,现在才真正完美了。
yG;@S8zC 现在在picker里面就可以这么添加了:
[Fv,`*/sm e@ $|xa") template < typename Right >
bR~5
:A^ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
U~t!
{
V<;_wO^ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Q<ia }
pjFj{ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
Yt=2HJY .(yJ+NU *lQa^F a_5s'Dh y$-@|M$GG 十. bind
I(R%j]LX& 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
rMIX{K)'f 先来分析一下一段例子
/"La@M37 j}Svb1A 3C!|!N1Hn int foo( int x, int y) { return x - y;}
B=>Xr!pM! bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
. mO8~Z bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
H74'I} 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
C[znUI> 我们来写个简单的。
Jju^4 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
ibh,d.*~g 对于函数对象类的版本:
"*ww>0[ ,d$D0w template < typename Func >
5HvYy
*B/ struct functor_trait
Mwj7*pxUh {
J[K>)@I/ typedef typename Func::result_type result_type;
b_~KtMO } ;
/~<Przw 对于无参数函数的版本:
u<j.XPK o1]1I9 template < typename Ret >
?PB}2*R struct functor_trait < Ret ( * )() >
`wLmGv+V {
Hpp;dG typedef Ret result_type;
\nV oBW( } ;
$~A\l@xAG 对于单参数函数的版本:
kRz qgVr% .7#04_aP template < typename Ret, typename V1 >
m%OX<
T! struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
a>nV!b\n5 {
G{|FV
m typedef Ret result_type;
bKH8/*Yk } ;
G%K<YyAP 对于双参数函数的版本:
yN~: 3 0$l D template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
<%Re!y@OL struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
!Hr
+|HKQ? {
qN_jsJ typedef Ret result_type;
TlZ|E '_C } ;
fF8g3|p: 等等。。。
*Ta*0Fr=9| 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Bf F$ W%.Kr-[?`o template < typename Func >
W 6~B~L struct func_return
P{)eZINlE {
*Oo2rk nQ template < typename T >
hun/H4f| struct result_1
-q\1Tlc]3 {
4>>d
"<}C typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
pXCmyLQ
} ;
jzu1>*ok z/N~HSh!d template < typename T1, typename T2 >
jO$3>q struct result_2
t*^Q`V wQ {
Z1
%"w*U typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
L\)ssOuh } ;
eme7y } ;
X?&(i
s =VFi}C/ ]1hW/! 最后一个单参数binder就很容易写出来了
|*ss`W7F,2 >7i&(6L template < typename Func, typename aPicker >
kVR_?ch{ class binder_1
5gYv CW&~ {
#m=TK7*v Func fn;
\H^DiF%f9 aPicker pk;
t%Sgw%f public :
>W Tn4SW@ 5]pvHc template < typename T >
:}'5'oVG struct result_1
blO(Th& {
yuIy?K typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
fUj[E0yOF } ;
*?bOH5$@Nw D$@5$./ template < typename T1, typename T2 >
3/_rbPr struct result_2
'.
5&Z {
'KvSI=$ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
IAyyRl\ } ;
Buc{dcL/ ymH>]
cUm binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
_L?MYkD %8Eu{3 template < typename T >
XhEZTg; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
nv$>iJ^~H {
%Q,6 sH# return fn(pk(t));
3dO~Na`S }
NM
FgCL template < typename T1, typename T2 >
Wo)$*? typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x[u4>f {
1 S<E=7 return fn(pk(t1, t2));
YV%y
KD }
(KG2X } ;
;|qbz]t2( mVXwU](N |L9p. q 一目了然不是么?
&t)$5\r 最后实现bind
\_io:{M 8'WoG]E_ '=AqC,\# template < typename Func, typename aPicker >
79&=MTM
picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
wjtFZGx& {
F\u]X return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
u@]rR&h` }
tJe5`L ,
wXixf2 2个以上参数的bind可以同理实现。
g)!d03Qoy 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
CwjKz*'[g 953GmNZ7 十一. phoenix
Ly46S Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
dzk1 !yy qg/FI#r for_each(v.begin(), v.end(),
=)G]\W)m (
Uf|uFGb do_
5]up%. [
Zoc4@%
n cout << _1 << " , "
5Po:$( ]
6WT3-@d .while_( -- _1),
OJ"./*H cout << var( " \n " )
M49l2x=]9 )
_tX=xAO9 );
AEaN7[PQx| ,mHUo4h1O 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:
d{Jk:@.1 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
Ex
z B{" operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
/hu>MZ(\ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
-z+,j(@ CEI"p2 J,) ytw] template < typename Cond, typename Actor >
\tI%[g1M class do_while
13!@LbC {
Z;.-UXat Cond cd;
_AX9Mu] Actor act;
:]-oo*xP public :
>q:%?mi template < typename T >
q`<:CfCt struct result_1
m;OvOc, {
A#"Wk]jX typedef int result_type;
5PeS/%uT@ } ;
w$}q`k' /G||_Hc do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
B"^j>SF MK#
template < typename T >
7K"3[. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}8O9WS {
0#|Jhmv-zL do
c &c {
(kL"*y/"p act(t);
zC*FeqFL< }
J{/hc}
$ while (cd(t));
1c,#`\Iikd return 0 ;
#~Xj=M% }
)pI( < } ;
H@- GYX"4 cRI2$| d/GSG%zB 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
h]@'M1D% 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。
N+~
MS3 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。
$\/i t 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
&NF$_*\E 下面就是产生这个functor的类:
i:Y5aZc/Ds ttr` 8Z}%,G*n template < typename Actor >
")ys!V9 class do_while_actor
\<I&utn {
86LE
)z Actor act;
h[!@8 public :
]9_tto!/ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Mh~}RA"H )kI**mI} template < typename Cond >
,>b>I#{ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
ojlyW})$% } ;
TvDC4tm-: I-g/)2 sfr+W-7kx 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
"M/c0`>C!i 最后,是那个do_
7;Ze>"W> 0MRWx%CR `,AOxJ:$ class do_while_invoker
n
n F {
@~vg=(ic( public :
bbq`gEV template < typename Actor >
^0"^ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
oaha5aWH {
Q"s6HZ"YI return do_while_actor < Actor > (act);
7V^j9TC }
8~qpOQX^V } do_;
KUPQ6v } mx1Bk9h%Xe 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Eb5>c/( 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
ZHwN3 最后来说说怎么处理break和continue
Grw[h 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。
+|oLS_ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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