一. 什么是Lambda
N;a' `l 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
gZBb/< 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,
P%;lHC #i \5-Dp9vG E`Br# "/Bl .kTOG'K\e class filler
;ojJXH~$} {
8)>4ZNXz public :
BOD!0CR5 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
y;%\w-.\ } ;
M/,lP NHcA6y$Cz J+TtM> 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:
{e1sq^>| X]D:vuB C`-CfZZ @;tM R|p for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
:`>tCYy; CzIs_/ 2%|n}V[ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
4+89 M Tb!FO"o dA^{}zZu ;oO_5[,M 二. 战前分析
C~WWuju' 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。
A-, hm=? 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
=b8u8*ua B.!&z-)# c
D.; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
X3][C /* --------------------------------------------- */
9e4`N"#,lI vector < int *> vp( 10 );
P$]K transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
nvA7eTO6C /* --------------------------------------------- */
L
F&!od9[ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
E:-~SH} /* --------------------------------------------- */
S|T_<FCY int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
w}s5=>QG% /* --------------------------------------------- */
x |gYxZ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
%{Obhj;c /* --------------------------------------------- */
NZO86y/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
qDqy9u:g l](!2a=[ Dbb=d8utE Uw| -d[! 看了之后,我们可以思考一些问题:
FAdTp.
1._1, _2是什么?
o+L[o_er 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
/ U!xh3 2._1 = 1是在做什么?
I`s~.fZt 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
"3'a.b akw Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
J*_^~t 'V8o["P 0+[3>N y0 三. 动工
^y%8_r& 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
JDW/Mc1bh "Pu917_P -0TI7 @ HXX9D&c4R template < typename T >
?B@3A)a class assignment
Gm &jlN {
O.Y|},F T value;
C+>mehDC_G public :
H0jbG; assignment( const T & v) : value(v) {}
R;fe v
1mE template < typename T2 >
WYP\J1sy T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
(zxL!ZR< } ;
HH0ck(u_A* ?NvE9+n 0:-z+`RHE 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
';}:*nZ//_ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
'n^?DPvD j&U7xv Vk2%yw> Efoy]6P\ class holder
TU;AO%5 {
_yF@k~
h public :
@=2u;$. template < typename T >
Hzc}NyJ assignment < T > operator = ( const T & t) const
}x&XvI {
KS1udH^Zc return assignment < T > (t);
b4EUrSL }
Y+kuj],h } ;
{U@"]{3Qx ,\i,2<hz. K9Onjs%U 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:
SL`; `// }_-tJ. static holder _1;
X"mPRnE330 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
W7(5z ,L<x=Dg for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
G(wstHT;/ 而不用手动写一个函数对象。
2Dt^W.! N"tX K ^uphpABpD >;F}>_i 四. 问题分析
/reGT!u 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。
x>,wmk5) 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。
(kyRx+gA 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
9G"4w` P 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
#xq3)B 下面我们可以对这几个问题进行分析。
VKfpk^rU L@jpid95 五. 问题1:一致性
mM2I 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?|
e>6W ^ ) 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
o(
mA(h Mn3j6a struct holder
8N$Xq\Da+> {
d>T8V(Bb //
/;:4$2R(; template < typename T >
J_j4Zb% K T & operator ()( const T & r) const
>e(@!\ x {
7]Hf3]e>/ return (T & )r;
LNrM`3%2- }
#%8)'=1+4? } ;
L]Xx-S uhnnjI 这样的话assignment也必须相应改动:
]JvjM, H|,d`@U template < typename Left, typename Right >
]&B/rSC class assignment
Z-pZyDz {
mey -Bn Left l;
YXmy-o> Right r;
ttHRc! public :
~p:hqi1+<+ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
/VP #J<6L template < typename T2 >
XMykUr e| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
~|"uuA1/#O } ;
6i~<,;Cn UUM:*X 同时,holder的operator=也需要改动:
44t;#6p@%> b$pCp`/MT template < typename T >
!6sR|c"~j assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
'/rU<.1 {
[3ggJcUgW> return assignment < holder, T > ( * this , t);
qF-Fc q }
I>w|80%% 'vZy-qHrV 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。
EZVgTySd 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
;PqC*iz ?5;wPDsK return l(rhs) = r;
jsF5q~F 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。
ME$J?3r 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
.QA1'_9 Tc>g+eS template < typename Tp >
(lq%4h class constant_t
j~=<O<P {
sFvYCRw
/ const Tp t;
'PW/0k public :
JlawkA constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
7L6^IK template < typename T >
m;IKV, const Tp & operator ()( const T & r) const
kmlO}0 {
u[4h|*'"| return t;
^5>W`vwp }
uINEq{yo } ;
7Up-a^k^` iAPGP-<6 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
EFu$>Z4 下面就可以修改holder的operator=了
KG96;l@'( M\Wg|gpy template < typename T >
rTOex]@N assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Zs;c0T"> {
7TU77 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
9"/=D9o9 }
,6f6r Se\iMs 同时也要修改assignment的operator()
%m/5!
" 9Uz2j$p7 template < typename T2 >
{A%&D^o) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
u@+^lRGFh 现在代码看起来就很一致了。
hOs~/bM .)1u0 (? 六. 问题2:链式操作
*_Ih@f H 现在让我们来看看如何处理链式操作。
ADP3Nic 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
qC=ZH# 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
z,@R jaX 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
VG$%Vs 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Tc/<b2\g ycEp,V;[Z template < typename T >
:9q|<[Y^ struct result_1
LW/> % {
'~z`kah typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
1-<?EOYaE } ;
5-'Z.[ImB?
?i!d00X 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:
>>;He7 x
#|t#N% template < typename T >
JuRWR0@` struct ref
(tT%rj! {
w*(1qUF#% typedef T & reference;
gF;C% } } ;
Ly1t'{"7 template < typename T >
Q'j00/K struct ref < T &>
46|LIc
} {
=NPo<^Lae typedef T & reference;
})q8{Qj! } ;
/nt%VLms% nn">
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
!NKPy+v [s%uE+``S template < typename T >
g( S4i%\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
|uRYejj#j {
ZLf(m35 return l(t) = r(t);
>{rD3X"d }
K!-iDaVI 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_y@4B6>} 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
'k<~HQr /CbM-jf 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
[?]p I _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
bQu@.'O!k _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
bZ+Hu~ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
>{0,dGm 最后的布局是:
N~(?g7 Add
/de~+I5AB~ / \
8p/&_<mnW Divide 5
hsI9{j]f / \
vv`53 Pbw) _1 3
<c
[X^8 似乎一切都解决了?不。
KJV],6d 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。
SuBUhzR 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。
6Q*zZ]kg 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:
.[6T7fdi nv:VX{% template < typename Right >
|4` ;G(ta assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
{Z~ze` N/ Right & rt) const
'm/`= QX {
RNcnE1= return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
_sCzee&uQ }
mP_c-qD
| 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
iTCY $)J XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
P Qi= 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
o'YK\L!p 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
quq !Jswn 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
NnY+=#j7L 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
O tR 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
}. V!|R, U-q:Y-h template < class Action >
5j5}c`: class picker : public Action
Wr4Ob*2iD {
8J2UUVA`1 public :
XIp>PcU^ picker( const Action & act) : Action(act) {}
pJ@->V_ // all the operator overloaded
ksAu=X: } ;
sz4;hSTy >T^BD'z@' Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
O[9A} g2~ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
In#m~nE[M [*Vo`WgbD template < typename Right >
~eekv5 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
%
+M,FgW {
d{]2Q9g return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
r+i=P_p }
&^B;1ZMHD N6!9QIu~i Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
PD:lI]:s 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
m=^ihQ r}#,@< template < typename T > struct picker_maker
qu/b:P {
8fb<hq< typedef picker < constant_t < T > > result;
a0&R! E; } ;
N8m3Wy template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
&2pa9i {
y,$zSPJCi typedef picker < T > result;
kfkcaj4l] } ;
A_|X54}w& Twk,R. O 下面总的结构就有了:
\U HI%1^ 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。
6"GHVFB 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。
tI+P&L" picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
I@I-QiI 至此链式操作完美实现。
]_:j+6i 5R*55@)
%I%OHs 七. 问题3
\7*"M y* 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。
qW9~S0sl B>e},! template < typename T1, typename T2 >
4@Xd(F_d ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j\uPOn8k {
>s>{+6e return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
dpB\= }
x I(X+d`` A04E <nr 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:
PO]c&}/ o/I`L template < typename T1, typename T2 >
<;zcz[~ struct result_2
dZ,~yV {
tP|ox] typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
-D^v:aC } ;
%j;mDR95 kaNK@a=e|/ 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?
Y
i`wj^ 这个差事就留给了holder自己。
4+B
OS ~ ^ZDpG2(zk QlH,-]N$L template < int Order >
<U2Un 0T class holder;
3t:/Guyom8 template <>
KO=H!Em\l class holder < 1 >
Kbqx)E$iL {
D+CP?} / public :
b%UbTb, template < typename T >
2NZC,znQ struct result_1
#CNK [y {
NFBhnNH+ typedef T & result;
#;s5=aH } ;
CdTE~O<) template < typename T1, typename T2 >
n_P2l<F~/x struct result_2
xC -&<s {
_{y4N0 typedef T1 & result;
"Rr650w[ } ;
'EkuCL template < typename T >
>1NE6T typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
:lp
V {
p!H'JNG return (T & )r;
K&TO8 }
'\/|K template < typename T1, typename T2 >
{M P(*N typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
)~ghb"K {
a>BPK"K2 return (T1 & )r1;
t}f,j^`e
}
~cb7]^#u1l } ;
"\l#q$1h xcE<|0N
: template <>
,2`FSL%J class holder < 2 >
)|E617g {
#;F*rJ[XY public :
)o_Pnq9_ template < typename T >
1'BC
R struct result_1
`z?h=&N {
6w4}4i typedef T & result;
[F}_Ime } ;
[IPXU9&Q template < typename T1, typename T2 >
2#`9OLu8X struct result_2
cxn*!TwDs {
+`'> typedef T2 & result;
C=<PYkt,L } ;
W&;,7T8@ template < typename T >
V8"m_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
5PPaR|c3 {
X.J$
5b return (T & )r;
I|vfxf }
N7mYE template < typename T1, typename T2 >
d3tr9B typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
@$!rgLyL[ {
+9R@cUr return (T2 & )r2;
bDT@E,cSi }
y.Y;<UGu } ;
3&KRG}5 wlw`%z-B2 ]@hN&W(+ x 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> >。
aP/Ff%5T 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
rqz`F\A;% 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
n1;zml:7_ ) S,f I return l(i, j) = r(i, j);
,V.Bzf%=O 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
=RjseTS K%WG[p\Eu return ( int & )i;
Q ?R3aJ return ( int & )j;
0vrx5E! 最后执行i = j;
+CXtTasP 可见,参数被正确的选择了。
#(G"ya pRGag~h|E sz+%4T ANq3r( GtpBd40" 八. 中期总结
/xw}]Fa5 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:
G:i>MJbxT 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
BY`vs+]XY 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Fb\ E39 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
:'X:cL wL~-k
HJt@m
&H| 8\Kpc;zb n'qWS/0U= BKk+<#Ti 九. 简化
vX<^x2~9( 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。
G?<uw RV 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
,j e 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:
f:KZP;/[c 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
\t?rHB3" +-*/&|^等
QyD(@MFxb 2. 返回引用。
*1g3,NMA =,各种复合赋值等
xzz0uk5
3. 返回固定类型。
XS=f>e1<W 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
}0AoV&75 4. 原样返回。
@|EWif| operator,
sr-tZ^d5S? 5. 返回解引用的类型。
e&-MP;kgW9 operator*(单目)
Fuy"JmeR
6. 返回地址。
$nr=4'yZ operator&(单目)
vC!B}~RG 7. 下表访问返回类型。
m"GgaH3, operator[]
~'w]%rh! 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
=hi{J
M operator<<和operator>>
L'u*WHj|v #T++5G 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。
K8RV=3MBLD 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
l-$5CO U<I]_] template < typename Left >
U88gJ[$ struct value_return
3@wio[ {
l4*vM template < typename T >
9xaieR struct result_1
REWW(.3o {
;L[N.ZY! typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Q#zU0K*^ } ;
^X ~S}MX ti!kJ"q template < typename T1, typename T2 >
2B b,ZC* struct result_2
Hq#q4Y {
z-_$P)[c typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
~Z' /b|x<3 } ;
~-
eB } ;
5Zn: $?7 3 L:SJskYR ko~D;M: 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Egmp8:nZl@ ^J'O8G$ 下面我们来剥离functor中的operator()
%#TAz7 首先operator里面的代码全是下面的形式:
fLZ mQO u4h.\ul8% return l(t) op r(t)
=
( 4l return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Vp&"[rC_z return op l(t)
Cs2kbG_ return op l(t1, t2)
lf#5X)V return l(t) op
=
OzpI return l(t1, t2) op
r6vI6|1 return l(t)[r(t)]
~ DP5Qi return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
IO7cRg'-F lC@wCgc 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:
`*3;sq%` 单目: return f(l(t), r(t));
OV|n/~ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
s*R UYx 双目: return f(l(t));
XbIxGL return f(l(t1, t2));
`6<Qb= 下面就是f的实现,以operator/为例
<Vl`EfA( <l5s[ struct meta_divide
Cd|rDa {
80K"u[ template < typename T1, typename T2 >
-ufaV# static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
'LYN{ {
X@za4d return t1 / t2;
{01^xn. }
Oj
'^Ww m } ;
$B`ETI9g-N )j!%`g 这个工作可以让宏来做:
Cz6bD$5 .>1vN+ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
?(M$r\\ template < typename T1, typename T2 > \
baGV]=j static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
`jec|i@oO 以后可以直接用
.|0$?w DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
^%O$7* 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
<Ok7-:OxA (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
}U?:al/m o1thGttVDg [9yd29pQ] 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
9Zr6 KA{ ;H9 W:_ahE template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|XmzqX% class unary_op : public Rettype
0-p
%.}GE
{
5t|$Yt[ Left l;
LI>Bl public :
<?%49 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
:XOjS[wBm -@Z9h)G| template < typename T >
{4*5Z[ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
' pIC~ {
{LT2^gy= return FuncType::execute(l(t));
f# -\*
}
B<ZCuVWH: D;z!C
ys template < typename T1, typename T2 >
9{0%M typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nfh<3v|kvR {
!QCErE;r return FuncType::execute(l(t1, t2));
h6?o)Q>N }
pZ]&M@Ijp } ;
<)
-]'@*c 5=V 29 %qEp{itq 同样还可以申明一个binary_op
r{f$n 2OjU3z<J template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
"]W,,A- class binary_op : public Rettype
5 BeU/ {
{\X$vaF Left l;
TN<"X :x9 Right r;
0^)~p{Zh public :
Jl|^^? binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
G?!8T91; *+(eH#_2/ template < typename T >
.g94|P typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_#we1m {
-s\R2_( return FuncType::execute(l(t), r(t));
k>~D }
$01~G?:]` /#SH`ZK template < typename T1, typename T2 >
1GPBqF typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"LH3ZPD {
?xuWha@: return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
:w)9(5 }
;zd.KaS } ;
GC_c.|'6[ )~`UDaj_ *?A!`JpJn 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
nZM]EWn 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
u9 5D0S DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
qpzyl~g:C 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
M !X^2 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
(EH}lh}% 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
-Rx;"J.H 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
^}`24~|y 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
B~b
='jN 下面是修改过的unary_op
uMRzUK`QK 40z1Qkmaey template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
W$W w/mcl+ class unary_op
Fl*<N {
nWhf Left l;
hZWkw{c eU.C<Tv:8 public :
2B5Ez,'#x x:h)\%Dg< unary_op( const Left & l) : l(l) {}
c2L\m*^o !#W3Q template < typename T >
dp4vybJ struct result_1
/%)(Uz {
vP\6=71Y typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~_IQ:]k } ;
riRG9c | 7r2p+LP[ template < typename T1, typename T2 >
mHa~c(x struct result_2
-$49l {
[+="I
& typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
[.w `r>kZI } ;
5Zmc3&vRl TI\EkKu" template < typename T1, typename T2 >
\rE] V,,2 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&|' NDcp {
yo%Nz" return OpClass::execute(lt(t1, t2));
`?f<hIJoz }
M1T . 4,?beA template < typename T >
'I:_}q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Bwu?DK {
IkxoW:L return OpClass::execute(lt(t));
Ocn@JOg }
qEVpkvEq P+C5
s } ;
Z v*uUe AYfe_Dj nc1?c1s,f 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
vZs~=nfi#| 好啦,现在才真正完美了。
jVHS1Vsei 现在在picker里面就可以这么添加了:
"z=~7g t:xTmK&vt template < typename Right >
8 qZbsZi4 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
InRcIQT {
^(@]5$^Z return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
MBnxF^c&P }
/LtbmV 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。
Sz]1`%_H/ #r1y|)m` }5}>B * F8M};&=*1r EMdU4YnE" 十. bind
qT&zg@m 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。
h
cu\c+ A 先来分析一下一段例子
M(uJ'Ud/! O1+yOef"k 0-57_";%Q int foo( int x, int y) { return x - y;}
zQUNvPYM bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
P"Z1K5>2L bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
g@pK9R%wH< 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。
J HV 我们来写个简单的。
}mI0D>n 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
>6IUle>z 对于函数对象类的版本:
51*[Ibx t2|0no template < typename Func >
/gex0w struct functor_trait
O7yj< {
UPPlm\wb* typedef typename Func::result_type result_type;
WP=uHg } ;
Xg\unUHa 对于无参数函数的版本:
<7zz"R %b~ND?nn- template < typename Ret >
/zr)9LQY0 struct functor_trait < Ret ( * )() >
$vn)(zn+ {
Bgp%hK typedef Ret result_type;
fZ^ad1o } ;
~y
whl'"k 对于单参数函数的版本:
] ;HCt=I~ ^t$uDQ[hA template < typename Ret, typename V1 >
;Cjj_9e,: struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
dxH . {
y(E<MRd8V typedef Ret result_type;
Z|)1 ftcC } ;
{~G~=sC$ 对于双参数函数的版本:
LlVbY=EX7 ?crK613 t template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
l-x- struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
)n[=)"rf {
:"b :uQ typedef Ret result_type;
Vn\jUEC } ;
j0 w@ \gO< 等等。。。
8:0,jnS
然后我们就可以仿照value_return写一个policy
&qIdT;^=I fKtlfQG template < typename Func >
tx Qr|\4k struct func_return
B(O6qWsL {
x5rLGt template < typename T >
4Y4zBD=< struct result_1
@RL'pKab9 {
-8dz`o} typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
+rhBC
V } ;
K}GRU) Prc1U)nfo template < typename T1, typename T2 >
/x_AWnU struct result_2
F
IB)cpo {
Y]5MM:mI typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
`)MKCw$e } ;
q!~DCv df } ;
[$:L|V!{ #q-fRZ:P TefPxvd 最后一个单参数binder就很容易写出来了
)HvBceN h-SKw=n template < typename Func, typename aPicker >
rhly.f7N=A class binder_1
ug;~dhe~ {
{kb7u5- Func fn;
(.L?sDQ</z aPicker pk;
>p" U| public :
p _3xW{I '/AX'U8Y template < typename T >
)_?h;wh 84 struct result_1
.MID)PY- {
|ZXz&Xor typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
rp2g./2 } ;
!\O!Du FJxb!-0& template < typename T1, typename T2 >
7KJ0>0~Et struct result_2
={;+0Wjb8 {
4I|pkdF_ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
DF
gM7if } ;
8U4In[4 F" 4;nU binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
j |o&T41 :uC9 #H"b template < typename T >
Gvvw:]WgF typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\w(0k^<7 {
;qr?[{G return fn(pk(t));
6':Egh[; }
LnsYtkbr template < typename T1, typename T2 >
ZPz=\^ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(hIo0. {
U;"J8 return fn(pk(t1, t2));
C?'s }
s<aG } ;
|`V=hqe{ !$!%era` iM6(bmc. 一目了然不是么?
dO,;k+ 最后实现bind
gr{*wYL <HIM
k ]<r.{EJ template < typename Func, typename aPicker >
Q0,eE: picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
#JXXq%4
@ {
UN:qE oS return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
'*
/$66| }
D,(:))DmR [nrD4 2个以上参数的bind可以同理实现。
QXl~a%lB 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
jpTk@ oL<5hN*D 十一. phoenix
_#{qDG= Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
G|"m-.9F kc}|L9 for_each(v.begin(), v.end(),
!(Q@1c&z (
>B*zzj do_
~,xso0 [
O'3/21)|y cout << _1 << " , "
0($On`# ]
6E^9> .while_( -- _1),
|
q elvK* cout << var( " \n " )
`VDvxl@1 )
DnW/q );
&F Yv4J `~41>mM% 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:
&!M6{O=~ 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
Rtl1eJ- operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
q(1hY"S"}b 那么我们就照着这个思路来实现吧:
~C3Ada@4 3*(><<ZC yx ;K&> template < typename Cond, typename Actor >
+kD JZ class do_while
$d,{I8d {
s'IB{lJ9 Cond cd;
l
m(mY$B*_ Actor act;
>$=l;jO`n public :
imhE=6{ template < typename T >
l0g+OMt struct result_1
bT|-G2g7Z {
vGI)c&C> typedef int result_type;
/;E=)(w } ;
:_,3")-v .NxskXq) do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
WORRF E0DquVrz template < typename T >
Pj{I}4P` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=U8+1b {
)a`kL, do
g@Y]$ey%A {
uf:'"7V7 act(t);
K*4ib/'E a }
Q:b0! while (cd(t));
HNlW.y" return 0 ;
2:e7'}\D. }
CteNJBm } ;
U9awN&1([ :QXKG8^ 7+hc?H[&' 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
ua_,c\iL 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。
W%o! m,zFM 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。
A0v@L6m-O 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。
2d
YU 下面就是产生这个functor的类:
Ag8lI+
h 1Y~'U
=9 4-$kcwA template < typename Actor >
U:[CcN/~3 class do_while_actor
3 +`,'Q9 {
fRkx ^u
P Actor act;
6k<3,`VV| public :
:
Cli8# do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Wc;N;K52 roe_H> template < typename Cond >
<yvo<R^30 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
&h=f } ;
fGe"1MfU W2M[w_~QE t2rZ%[O 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
wub7w# 最后,是那个do_
[MKt\( }h8U.k?v Lc "{ePFh class do_while_invoker
ZU2D.Kf_: {
wnQi5P+ public :
>enP~uW[# template < typename Actor >
,_=LV do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Z^mQb2e. {
/BhP`a%2Q return do_while_actor < Actor > (act);
'GO*6$/ }
,Z7Ky*<j } do_;
6wXy;!2 T]b&[?p|a[ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
uigzf^6, 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
#BZ5Mxzj 最后来说说怎么处理break和continue
G(t&(t`[ 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。
t~!ag#3['. 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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