一. 什么是Lambda
#<o=W#[ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
ojG;[@V 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,
p6AF16*f0 i}=n6
von<I S3N+9*iK class filler
A81'ca/ {
wmDO^}>ZP public :
ko+fJ&$ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
TMw6
EM } ;
}MIg RQ9 8Xx4W^*_ aQHB 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:
#D ]P3 ^|UD&6 dx 4'#?"I OVUJiBp for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
9$s~ `z) 4o3TW# 77H"= 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
:um]a70 .X\9vVJ z]HaE|j}S 1{-yF :A 二. 战前分析
bZlKy`Z 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
K:q|M?_ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
MRN=-|fV^ :-tMH02c +[2ep"5H for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
k@|Go)~ /* --------------------------------------------- */
ESmWK;7b vector < int *> vp( 10 );
@bF4'M transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
ni?5h5- /* --------------------------------------------- */
C17$qdV/ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
RMs+pN<5 /* --------------------------------------------- */
Ny5$IIFe int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Y6RbRcJw /* --------------------------------------------- */
/2>.*H_2 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
NnRX 0] /* --------------------------------------------- */
~s2la~gu for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
&cZl2ynPi a\B'Qe+ -8Q}*Z !rTkH4!_ 看了之后,我们可以思考一些问题:
})umg8s 1._1, _2是什么?
]{ir^[A6 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。
x(7Q5Uk\ 2._1 = 1是在做什么?
td 5!
S] 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。
Q" G;L 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。
Cg3 d Y2aN<>f 8}K4M( 三. 动工
LV@tt&|N
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
-T2w?| vLIaTr gz ZVz`g] _c>8y template < typename T >
4SJb\R)XK class assignment
I~Q
G {
9@>Q7AUCQ T value;
nLY(%):(P public :
& ^;3S*p assignment( const T & v) : value(v) {}
o[%\W template < typename T2 >
]([^(&2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
c0Yc~&RF } ;
\:Q)X$6 -"6Z@8= tt A'RJ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
&AnWMFo 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
p^)w$UL}} LRqlK\ j8W<iy 0M!GoqaA class holder
m,)o&ix1 {
uxlrJ1~M public :
v}TFM template < typename T >
{gb` %J assignment < T > operator = ( const T & t) const
%5!K?,z% {
]OV}yD2p return assignment < T > (t);
R$bDj>8 }
SBg|V } ;
20/P:; <>H^:iqn 4q\&Mb3 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
Y=D\ [ d`m)MW- static holder _1;
-I[K IeF Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
oQ}K_}{> nh+Hwj#(x for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
M9~6ry-_ 而不用手动写一个函数对象。
1s.>_ ;tC$O~X JHa\"h :,V&P_ 四. 问题分析
F *1w8+ 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。
|t~*!0>3 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。
fR]KXfZ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
ART0o7B 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
BS3{TGn 下面我们可以对这几个问题进行分析。
m(`O>zS 6+4SMf3 五. 问题1:一致性
<c$rfjM+JU 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?|
iKu4s 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
L_q3m-x0h WAf"| struct holder
uH)?`I\zrd {
.'NTy
R //
g3f;JB template < typename T >
QUDpAW T & operator ()( const T & r) const
NAOCQDk{ {
MlR]+] return (T & )r;
-vv_6ZL[ }
0:JNkXZ: } ;
OZEbs 7 intl?&wC 这样的话assignment也必须相应改动:
$b)t`r+ iK!FVKi} template < typename Left, typename Right >
n`V? n class assignment
D!z'Y,. {
5+UNLvsZ Left l;
mpQu:i|W Right r;
=1y~Qlu public :
dDa&:L assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
0U8'dYf template < typename T2 >
v#?;PyeF T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
dZX;k0 } ;
'Y/kF1,* fZcA{$Vc]N 同时,holder的operator=也需要改动:
}WhRJr`a wVs"+4l< template < typename T >
B$qTH5)W assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
5?[hr5E.E {
Q%524%f$ return assignment < holder, T > ( * this , t);
q]U!n }
}X. Fm'` @^/aS;B$> 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
^7yaMB! 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Eu<f - ,?LS w return l(rhs) = r;
nuVux5: 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
%y7ZcH' 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
K0D|p$v qWf[X' template < typename Tp >
USaa#s4' class constant_t
2A:&Cqo {
WNt':w^_ const Tp t;
j{D tjV8 public :
m&s>Sn+ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
)+ 'r-AF* template < typename T >
7 IJn9 b const Tp & operator ()( const T & r) const
+d7Arg!m {
u%lUi2P2E return t;
kP'm$+1or }
UD.ZnE{" } ;
efE=5%O !a25cm5ys 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
\XwC |[%P 下面就可以修改holder的operator=了
I;n<)
> 5{#s<%b. template < typename T >
=iH9=}aBFC assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Mdh]qKw
{
+v$W$s&b-h return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
0+u>"7T }
3V7WIj< R+_!FnOJ 同时也要修改assignment的operator()
pjl>ZoOM e7b MK<:r template < typename T2 >
*Mb'y d/| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
v+}${h9 现在代码看起来就很一致了。
:LlZ#V2 9C=*>I27? 六. 问题2:链式操作
IZ\fvYp 现在让我们来看看如何处理链式操作。
*}T|T%L4) 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。
8_o~0lb 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。
|5ge4,}0 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。
3rd8mh&l 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
W;l0GxOxQ Ke=+D'= template < typename T >
6kMkFZ}+ struct result_1
Ji:<eRx) {
zG8g}FrzG; typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
NqGSoOjIO2 } ;
8!HB$vdw7 ~<~
~C#R 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:
74N3wi5B z&Aya*0v` template < typename T >
TI\xCIH struct ref
n>7aZ1Qa {
H?!DcUg CC typedef T & reference;
wOCAGEg } ;
gFrNk
Uqp template < typename T >
0TSB<,9a[ struct ref < T &>
#ti%hm {
!d U$1:7 typedef T & reference;
t%J1(H } ;
Iqn
(NOq^[ 7!h>
< sx 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
IF-y/] TIt\ template < typename T >
HTz`$9 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
1Lk(G9CoY {
ez.a return l(t) = r(t);
0FY-e~xr }
&%GAPs% 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。
iK+Vla`} 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
A_WaRYG F3]VSI6^E, 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
Lq1?Y
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
MB $aN': _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
<VQ)}HW;k +5 调用divide的对象返回一个add对象。
1r_V$o$ 最后的布局是:
-%gEND-AP Add
eO(U):C2 / \
f$n5$hJlQ Divide 5
Pqw<nyC. / \
^6R(K'E} _1 3
Ir5|H|b< 似乎一切都解决了?不。
Jj\lF*B 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。
awvP;F?q| 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。
$COjC!M OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
\v5;t9uBZ c#"t.j<E} template < typename Right >
E`V\/`5D assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
;,e16^\' & Right & rt) const
B /w&Lo {
"tl$JbRTY return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
t*-cX }
bk;uKV+< 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
RPte[tq 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。
;gSRpTS: 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。
y1T(R# 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。
g>;@(:e^/ 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。
vp.?$(L^@/ 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?
a h_>:x 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:
5%e+@X;j -W<1BJE template < class Action >
Gyy4zK class picker : public Action
EwU)(UK {
g}W|q"l?i public :
;b~\[ picker( const Action & act) : Action(act) {}
EG|dN(qh // all the operator overloaded
'6WS<@%} } ;
QIevps* c.b| RM0; 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。
**kix 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:
YURMXbj ,7c Rd }1Y template < typename Right >
,Kl?-W@ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
X-kOp9/. {
+egwZ$5I return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
n*A1x8tn }
Rz|@BxB>n gGUKB2) Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
g#^MO]pY 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
Iz#4!E|< .(.< template < typename T > struct picker_maker
!|i #g$ {
qy)~OBY typedef picker < constant_t < T > > result;
+kQ=2dva } ;
Z+J4q9^$ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
\`xlD&F@U {
-fmJkI typedef picker < T > result;
7>BfHb } ;
RR
^7/- DyiJ4m}kh 下面总的结构就有了:
i!e8-gVMP& 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。
vr'cR2 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。
dzPewOre* picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
K)~a H 至此链式操作完美实现。
w:QO@ i2c|_B ^Y%_{
七. 问题3
,!^5w,P: 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。
|g)>6+?]W F]?] |nZZ template < typename T1, typename T2 >
=gM@[2 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3N|z^6`# {
Wu'qpJ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
7[1|(6$ }
iW>^'W# %kV7 <:y 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:
, >S7c cPNc$^Y template < typename T1, typename T2 >
4d4+%5GE struct result_2
nWY^?e'S {
M?%x=q\< typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
9g5h~Ma } ;
?\, ^>4x? usD@4!PoA 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
-Z$u[L [c 这个差事就留给了holder自己。
lYJSg70P oq+w2yR Wu/#}Bw# template < int Order >
!p/?IW+ class holder;
?`rAO#1 template <>
VDbbA\ class holder < 1 >
`>)Ge](oN {
R=LiB+p public :
ChG7>4:\ template < typename T >
-HQbvXAS struct result_1
{DQ%fneN4 {
s{yw1: typedef T & result;
%}VH5s9\ } ;
3S7"P$q template < typename T1, typename T2 >
!LwHKCj struct result_2
~Q]5g7k=& {
~<n.5q%Z typedef T1 & result;
)B0%"0?`8 } ;
0O>ClE~P template < typename T >
R8Vf6]s_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Q'jw=w!|g {
n@p@@ return (T & )r;
={zTQ+7S` }
> ]^'h template < typename T1, typename T2 >
uI/
wR! typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
qrlC
U4 {
9DNp return (T1 & )r1;
tj[E!
}
&~H ed_ } ;
!EhKg)y= 3wq<@dRv4 template <>
-m%`Di!E class holder < 2 >
d9M[]{ {
c:Nm!+5_( public :
8$
u"92 template < typename T >
h7UNmwj struct result_1
~EPVu {
x~!|F5JbM typedef T & result;
"
L`)^ } ;
&btI# template < typename T1, typename T2 >
"U-jZ5o" struct result_2
~!
-JN}H m {
~$g: typedef T2 & result;
BA]$Fi.Mw } ;
,dCEy+ template < typename T >
JUpV(p"-r typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
S*V}1</L {
Xi98:0<= return (T & )r;
0yI1r7yNB+ }
hcj}6NXc template < typename T1, typename T2 >
tO3R&"{ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
)_=2lu3%{ {
~(QfVpRnV= return (T2 & )r2;
VE|l;aXi }
_V-K yK } ;
W-n4wIj" fx{8ERo k~"Eh]38 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> >。
$ItjVc@U 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
73D<wMgZF 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Ic0Y gVOAB-nw return l(i, j) = r(i, j);
0<-E)\:[g 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
F+V!p4G L>h8>JvQ return ( int & )i;
0- )K_JV
return ( int & )j;
Gs,:$Im 最后执行i = j;
-V|"T+U 可见,参数被正确的选择了。
%'=*utOxy zXn-E S=(O6+U l[38cF ,|({[9jA 八. 中期总结
kO}&Oi,? 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:
xV)[C )6 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
bx8](cT_ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
4VwF\ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
&vpKBR^ \g39>;iR 'p&,'+x qUkMNo3 VI&x1C FvxM 九. 简化
_s=H|#l
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。
lD/9:@q\V 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
J+u}uN@ 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:
v _MQ]X 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
l<`> +-*/&|^等
(90/,@66l 2. 返回引用。
_fHml =,各种复合赋值等
lT^su'+bk 3. 返回固定类型。
y2G Us&09 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
vjuFVJwL 4. 原样返回。
50^ux:Uv+N operator,
p+h$]CH 5. 返回解引用的类型。
D(AH3`*|# operator*(单目)
6}"c4^k6 6. 返回地址。
dI{DiPho operator&(单目)
~|V^IJZ22 7. 下表访问返回类型。
faDSyBLo operator[]
L(Y1ey9x 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
ai{>rO3 }I operator<<和operator>>
l#'V
SFm& to'7o8Z 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。
+3)r
szb72 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
'r?ULft1 ~zqb{o^pT template < typename Left >
/,Xl8<~# struct value_return
Hc)z:x;Sj {
{{?g%mQ6 template < typename T >
HC%Hbc~S_Q struct result_1
6p9fq3~7Y {
HEF
e? typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
g'(bk@<BP } ;
fE-R(9K k6(7G@@} template < typename T1, typename T2 >
E(jZ Do struct result_2
ZEP?~zV\A {
+1ICX typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
<+roY" } ;
->sxz/L } ;
~dYCY_a $C4~v I\~[GsDY 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
s^wm2/Yw cm< #zu3~S 下面我们来剥离functor中的operator()
utlr|m Xc 首先operator里面的代码全是下面的形式:
53HA6:Q[ [FO4x` return l(t) op r(t)
)6OD@<r{ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
?[ xgt) return op l(t)
Hr|f(9xA return op l(t1, t2)
<^5!]8*O return l(t) op
2{-29bq return l(t1, t2) op
bdg6B7%Q return l(t)[r(t)]
`H+"7SO return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
yqT !A j/ 5 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
tn]nl!_@ 单目: return f(l(t), r(t));
U'fP return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
{q-&!l| 双目: return f(l(t));
ar3L|MN return f(l(t1, t2));
3gA %Q`" 下面就是f的实现,以operator/为例
2c `m= wPlM=
.Hq? struct meta_divide
jm}CrqU {
z
6:Wh template < typename T1, typename T2 >
0HzqU31%l@ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
AkhG~L {
77P\:xc return t1 / t2;
<J/ =$u/ }
o?`FjZ6;x } ;
J]F&4O m{\
&
k 这个工作可以让宏来做:
uzYB`H< VmS_(bM #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
x/*lNG/ template < typename T1, typename T2 > \
"H-s_Y# static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
dljE.peL 以后可以直接用
c4Ebre-Oa DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
<DF3!r 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
qE[S>/R" (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。。。)
3JnpI,By |cvU2JI@ WyN
;lId 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
`(jTL >Bt82ibN template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Rs %`6et}\ class unary_op : public Rettype
1[FN: hm {
5^B79A"} Left l;
nV'1 $L# public :
V=O52?8 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
zF1!a Abc{<4 z0? template < typename T >
[9m3@Yd' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
G@]3EP {
Hfcpqa return FuncType::execute(l(t));
Jj4HJ9 }
I2Xd"RHN @\K[WqF$$q template < typename T1, typename T2 >
vsY?q8+P typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
WtT;y|W {
8=8hbdy; return FuncType::execute(l(t1, t2));
lx)^wAO4 }
Q:}]-lJg } ;
MpV<E0CmE /bo}I-<2 Z)?$ZI@ 同样还可以申明一个binary_op
<kh.fu@.Q -F 5BJk template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
[Vd$FDki class binary_op : public Rettype
X1j8tg {
iT]t`7R Left l;
P}R:o Right r;
-ng1RA> public :
mRk)5{ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
+QChD* i8]EIXbMX template < typename T >
gabfb# typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8z=#
0+0 {
_$~>O7 return FuncType::execute(l(t), r(t));
7J'%;sH }
0At0`Q# @8d 3 template < typename T1, typename T2 >
m1$tf
^ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I^NDJdxd {
vFPY|Vzh return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
?Ga8.0Z~KT }
9*qwXU_aV } ;
c=m'I>A PR:k--)D bo0U 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
Pv -4psdw 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
.-gJS-.c DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
D,#UJPyg 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。
H$![]Ujq 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
,i>`Urd 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
Bf{u:TCK 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
= Xgo}g1 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
"Q?+T:D8| 下面是修改过的unary_op
HDe\Oty_ CPz<iU template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
?ZF):}rvZ class unary_op
8$( I! ; {
Qqm?%7A1 Left l;
C}huU sf*4|P} public :
LrU8!r`a ;!n> unary_op( const Left & l) : l(l) {}
T{dQ4
c Dqy`7?Kn template < typename T >
(0-Ol9[ struct result_1
\}Q=q$) {
#2tmi1
ya typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
YWZ;@,W } ;
@G5T8qwN VjQ&A#
template < typename T1, typename T2 >
H 0l1=y struct result_2
gV_v5sk
{
q*I*B1p[m typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
uwwR$
(\7 } ;
@16GF!. +nYFLe template < typename T1, typename T2 >
d$!Q6ux; typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g=Xf&}&=x {
~\":o:qyc return OpClass::execute(lt(t1, t2));
DDE-$)lf> }
%>+uEjbT X[B P0:`t template < typename T >
kR =sr/{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:So<N}& {
-FZC|[is return OpClass::execute(lt(t));
fi?4!h }
DbGS]k<$ O8]e(i } ;
yD+4YD C`5'5/-. yl[I'fX66 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
Ss[[V(- 好啦,现在才真正完美了。
,i:?c 现在在picker里面就可以这么添加了:
!XPjRd q 4BCPh: template < typename Right >
aODh5 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
pz%s_g' {
Af3|l return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
3$?6rMl@y }
#U:|-
a.> 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
! M^O\C) Tmzbh 9
IuwE&# 5(>=};r+ 4'QX1p 十. bind
-^_2{i 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
/7}pReUj 先来分析一下一段例子
"i0>>@NR' CsZ~LQ=DB sN41Bz$q. int foo( int x, int y) { return x - y;}
y4-kuMYR bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Iz0$T.T bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
8(1*,CJQg 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
/U;j-m& 我们来写个简单的。
]az(w&vqg2 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
{4J. 对于函数对象类的版本:
U1 _"D+XB T^v763% template < typename Func >
.a4,Lr#q. struct functor_trait
o[Ffa#sE {
56;u7 typedef typename Func::result_type result_type;
Oe5rRQ$O } ;
$d<NN2 对于无参数函数的版本:
>@vu;j\*E5 h/EIFve template < typename Ret >
EGXvz)y struct functor_trait < Ret ( * )() >
Sn nfU {
8~Cmn% typedef Ret result_type;
u)@:V)z } ;
$qD\ku;' 对于单参数函数的版本:
PUR,r%K` 63l3WvoK template < typename Ret, typename V1 >
NLy4Z:&{ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
X4%uY {
t^01@ejM+ typedef Ret result_type;
3](hMk,} } ;
/.]u%;%r[ 对于双参数函数的版本:
2%@tnk|@ ajSB3}PN template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
T}fo struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
&gCGc?/R# {
y3~`qq typedef Ret result_type;
_dKMBcl)E } ;
8T1`9ITl: 等等。。。
&%2^B[{ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
lHM+<Z p/Pus;*s template < typename Func >
aC1z.?!U struct func_return
r#zcl)rbU {
wAHuPQ&_Q template < typename T >
JSL&`
` struct result_1
}#ink4dK: {
t3)6R(JC typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
lOm01&^"E } ;
H_&to3b( MG?,,8s O template < typename T1, typename T2 >
m)A:w.o struct result_2
;@Zuet {
<$s6?6P typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
5]&sXs } ;
}O\IF}X } ;
i:s= gX"-3w u+8"W[ZULq 最后一个单参数binder就很容易写出来了
pS$9mzY ,C,nNaW template < typename Func, typename aPicker >
k[f2`o= class binder_1
f&<+45JI {
R+HX'W Func fn;
}H
~-oYMu aPicker pk;
j|KDgI<0 public :
-,yp?< ]Thke 4 template < typename T >
t4oD> =,92 struct result_1
rl}<&aPH {
KKC%!Xy typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
F!z ^0+H( } ;
6Z|h>H5a 3dN`Q:1R9 template < typename T1, typename T2 >
p7QZn.,=u struct result_2
/?;'y,(Q {
|%|03}Q typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
|OeWM } ;
[q|W*[B:@ v~SM"ky# binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
s4fO4.bn m RJD{l+ template < typename T >
S%- kN; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
35l%iaj]G5 {
/ZyMD(_J return fn(pk(t));
,IB\1# }
DQGrXMpV0 template < typename T1, typename T2 >
V/#Ra typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'8]p]#l {
a,w|r#x] return fn(pk(t1, t2));
;`oK5 }
fg LY{ } ;
M
P8Sd1_= Hs)Cf)8u e,|gr"$/ 一目了然不是么?
/3M8;>@u 最后实现bind
5n?P}kca) 4x6n,:; *QQeK#$s template < typename Func, typename aPicker >
/0}Z>iK picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
uXc;!* {
*47/BLys< return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
G QYR`;> }
h^g0|p5 j&X&&=
2个以上参数的bind可以同理实现。
^=eC1bQA 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
u)<]Pb})r D% j GK 十一. phoenix
G4'Ia$ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
*;@wPT a,Pw2Gcid for_each(v.begin(), v.end(),
H$Kc~#= (
oMN<jAU. do_
v#x`c_ [
m\qeYI6, Z cout << _1 << " , "
Gko"iO# ]
MsXw
8D .while_( -- _1),
nYSe0w cout << var( " \n " )
:.5l )
) (YNNu );
l7g'z'G ~vA{I%z5~ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
!S=YM<A d 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
%rrA]\C' operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
HF0G=U}i 那么我们就照着这个思路来实现吧:
JaUzu3*= '^TeV= :EOai%i template < typename Cond, typename Actor >
Jw _>I class do_while
'Ou C[$Z {
.=;IdLO,Bf Cond cd;
%>$<s<y Actor act;
?JZ$M public :
>eA@s}_8 template < typename T >
Wh i#Ii~ struct result_1
%[|^7 {
&:l-;7d typedef int result_type;
`rVru= zoy } ;
d/R!x{$-f I(^0/]' do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
d1/WUKmbZ by<@\n2B:U template < typename T >
ir<e^a typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%g@?.YxjT {
7
0?iZIK _ do
&Pb:P?I {
To(I<W|{ act(t);
:\|A.#
U }
GqHW.s5 while (cd(t));
5hmfdj6 return 0 ;
\'Ae,q|w }
*,JE[M } ;
o#p%IGG` V~/G,3:0y% VaD+:b4 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
_CHzwNU 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。
AtJ{d^ 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。
u79- B-YW^ 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。
f(pq`v^-n 下面就是产生这个functor的类:
_e@8E6#ce fz^j3'!\ $Wj= V template < typename Actor >
}T4|Kyu? class do_while_actor
}PJsPIa3j {
l\W|a'i Actor act;
RKP,w% public :
jae9!Wi do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
/-p!|T}w K#+?oFo: template < typename Cond >
{|u"I@M*O picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
jM\{*!7b } ;
&1Ndi<Y^ _ 94
W@dW ??"_o3 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
YHEn{z7 最后,是那个do_
i#V(oSx tq59w s A,bR| class do_while_invoker
bvtpqI QZ {
_H]^7`; public :
]"_c-= template < typename Actor >
}AS/^E do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
5z_d$.CIc {
L"&T3i return do_while_actor < Actor > (act);
Z8v 8@Y }
_P.I+!w:x } do_;
%C_tBNE< LH4A!a] 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
:$"{-n 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Y_CVDKdcY 最后来说说怎么处理break和continue
V^,gpTyv* 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。
X8*g#lO? 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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