一. 什么是Lambda
*:_hOOT+[ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
@<sP1`1 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
J)[(4R> <z4!m/f[( WL~`L!_. A
VEZ/-s/ class filler
JZ7-?
o {
s`2o\] public :
d$Xvax,C void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
cS[`1y,\3 } ;
vT~ a} P$QfcJq&c* 33C#iR1(WJ 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:
&pAT 8|/YxF< }?^G=IP4( 5-QXvw(TH for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
),Rj@52l y%y#Pb| G7<X l} 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
PrcM'Q _Owz% tpD?-`9o XDGZqkt 二. 战前分析
BkF[nL*| 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。
:[&X*bw[ 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
1XKk~G"D g/J!U8W" {m?x}, for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
o5R\7}]GE /* --------------------------------------------- */
.,,73" vector < int *> vp( 10 );
pf_ /jR transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
V_kE"W) /* --------------------------------------------- */
`4qKQJw sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
ao!r6:&v$e /* --------------------------------------------- */
KPhqD5,
( int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
GdU
W$. /* --------------------------------------------- */
_<7FR:oBZ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
$%-?S]6) /* --------------------------------------------- */
K/-D 5U for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
$\
'\@3o =.c"&,c?L :6+~"7T &?nF';& 看了之后,我们可以思考一些问题:
8g NEL+ 1._1, _2是什么?
i.] zq 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。
<GN?J.B 2._1 = 1是在做什么?
Izu.I_$4 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。
M}Mzm2d#` 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。
%"zJsYQ! JPG!cX% O@rb4( 三. 动工
gOM`I+CwT 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
A\)X&vR[6 val<N293L> rE:>G]j6 b*KZe[#M1 template < typename T >
GB3B4)cX4Y class assignment
ay4xOwcR {
dk/*%a
+ T value;
G65N: public :
:F=nb+HZ assignment( const T & v) : value(v) {}
'wrpW# template < typename T2 >
N~jQ!y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
5QJL0fc } ;
)g_zPt zQ}N
mlk di2=P)3 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
[Gy'0P(EQ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
':]a.yA\1 K3DJ"NJ<Ji TP::y +=Wdn)T class holder
u$8MVP {
GTl (i*
public :
ZF(=^.gc template < typename T >
NfF:[qwh assignment < T > operator = ( const T & t) const
T9-a
uK0d {
f"N3;,Oc return assignment < T > (t);
:OaQq@V }
WI_mJ/2 } ;
b]?;R L$Ar]O) S=SncMO nE 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:
N06O.bji }tO<_f)) static holder _1;
"IJMvTmj Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
y/hvH"f _C=[bI@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
@|%ICG c 而不用手动写一个函数对象。
_)2TLA
n3 [(EH }A/&]1GWk <|Eby!KXR 四. 问题分析
eAKQR 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。
14!a)Ijl 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。
M;V#Gm 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
DeQ'U!?+N 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
.t[ZXrd|0 下面我们可以对这几个问题进行分析。
L$c%u 1'm`SRX#e 五. 问题1:一致性
B\>}X_\4 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
_|wY[YJ[ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Tc5OI' -V @ZR4%A"X4 struct holder
TxxB0 {
mW0&uSMD //
4$DliP template < typename T >
m3Z}eC8LK T & operator ()( const T & r) const
cW\Y?x
{
C"Q=(3 return (T & )r;
G|oB'~{& }
qs1.@l(" } ;
Z6([/n s5aOAyb*w 这样的话assignment也必须相应改动:
_6S
b.9m gXLZ) >+A+ template < typename Left, typename Right >
:Z]hI+7 class assignment
FoD/Q
{
cc(r,ij~4 Left l;
D)ne *}, Right r;
fy=C!N&/ public :
b|8>eY assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
hB$Y4~T% template < typename T2 >
QD;f~fZ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
;n7|.O]* } ;
ivUsMhx>S, -,fa{ yt- 同时,holder的operator=也需要改动:
FDd>(!> ctUF/[_w; template < typename T >
iraRB~ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
*[1u[H9Cv {
xAd>",=~ return assignment < holder, T > ( * this , t);
p1VahjRE- }
)4L%zl7 &kjwIg{ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
Sd<@X@iU8D 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
q>|[JJ*6_N ['OCw {< return l(rhs) = r;
bu"68A;> 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
t3#H@0< 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
,F`KQ
)\" mQ^@ \s template < typename Tp >
Ij6Wz.* class constant_t
_[{:!?-? {
D"x$^6`c} const Tp t;
C/CfjRzd public :
d7_ g
u constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
I~]Q55 template < typename T >
$uFh$f const Tp & operator ()( const T & r) const
.KU SNrs' {
Ub'%pU return t;
3b?OW7H }
fr'huvc } ;
aO^:dl5 <h@z=ijN 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
RFn0P)9& 下面就可以修改holder的operator=了
Bd[L6J) i#]aV]IT template < typename T >
yA?ENAM assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
D-o7yc"K {
GIRSoRVsh return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
s?@)a,C%k }
orB8Q\p' vlPl(F1 同时也要修改assignment的operator()
;X$q#qzN# R*Xu(89 template < typename T2 >
`dgM|.w5= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
kh<pLI >$h 现在代码看起来就很一致了。
iBKb/Oi6 4{*tn"y 六. 问题2:链式操作
@QVqpE<| 现在让我们来看看如何处理链式操作。
mZbWRqP[|_ 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。
.B 85!lCF 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。
Vedyy\TU 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。
83
i1 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
M q^|M~ "+n4 c' template < typename T >
SLJ&{`"7 struct result_1
J7'f@X~nM {
${eY9-r_% typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
C5PmLiOHY> } ;
f=:3! k,S *t#s$Ga 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:
z; J !~WZ_z template < typename T >
lqF>=15 struct ref
9qEOgJ {
cST\~SUm typedef T & reference;
h0|[etaf } ;
^\MhT)x template < typename T >
[eyb7\#
struct ref < T &>
6#E7!-u(- {
F=srkw:*. typedef T & reference;
QO2Ut!Y } ;
X<Z(]`i gt/!~f0r 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
.:8[wI_f hcyn
template < typename T >
mf}\s]_c typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
mbyih+amCr {
Je^Y&a~ return l(t) = r(t);
(k8Z=/N~ }
Ah (iE 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。
ehE-SrkU' 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
4`s)ue PK+ x6]x 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
GMdI0jaG# _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
UT4f (Xo _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
q[P~L`h S +5 调用divide的对象返回一个add对象。
80}4/8 最后的布局是:
kbhX?; <` Add
VD/&%O8n / \
Lyr2(^#: Divide 5
G?<pBMy / \
@bT3'K-4 _1 3
")ED)&e 似乎一切都解决了?不。
9`BEi(z 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。
&\k?xN 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。
%K?iNe 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:
.fEwk cz#_<8'N template < typename Right >
4[1k\ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
'00J~j~ Right & rt) const
#/+I*B*y {
y@3kU*-1 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
akC>s8tqlA }
Y
9i][ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
MtUY?O.P2 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。
n+?- 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。
:_Fxy5} 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。
Hd0Xx}3& 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。
Vv7PCaq 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?
|{f~Ks% 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:
P?J kP /PqUXF template < class Action >
:G 5C ]'t class picker : public Action
6R2uWv {
4%7s259% public :
4.Z(:g picker( const Action & act) : Action(act) {}
sKd)BA0` // all the operator overloaded
bnr|Y!T}Bi } ;
s@~/x5jwCs hJ[UB 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。
6e#wR/ 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:
Cw#V`70a 2r;GcjezH template < typename Right >
;Iq5|rzDn picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
K_#UZA< Y {
fhRjYYGI return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
+
|C=ZU }
Gw{+xz KJ RZh}: Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
wyw <jH 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。
tS<h8g_ XWtiwf'K template < typename T > struct picker_maker
nU17L6'$ {
hVUIBJ/5(- typedef picker < constant_t < T > > result;
WNF9#oN|oT } ;
$XGtS$ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
0T))>.iu# {
<hv7s,i typedef picker < T > result;
lFfXWNb } ;
.C= I^ 2-mQt_
i 下面总的结构就有了:
c'05{C 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。
2~FPw{]j 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。
|I^y0Q:K picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
y|sma;D 至此链式操作完美实现。
{mSJUK?TKl 8lwM{?k$ %F J#uQXZ 七. 问题3
fsvYU0L 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。
%v4ZGtKC@ Tpzw=bC^ template < typename T1, typename T2 >
Rd%0\ B ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
31}W6l88c {
9j#@p return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
A[H;WKn0 }
C9jbv/c 0H[L S 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:
T~J?AKx ]l[2hy=
cV template < typename T1, typename T2 >
l>7r2; struct result_2
l1<?ONB.# {
d(S}NH typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
dJl^ADX[@ } ;
<Wy>^<` =i6:puf 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?
J^ ={} 这个差事就留给了holder自己。
zu<3^=3 lIh[|] ]yLhJ_^ template < int Order >
9=$!gC) class holder;
bk3Unreh template <>
)N7n,_#T> class holder < 1 >
'msmXX@q {
>IY,be6>P public :
yr{B5z, template < typename T >
bx>i6
R2 struct result_1
HmV />9 {
\ e,?rH typedef T & result;
5@P-g } ;
]0/p 7N14 template < typename T1, typename T2 >
]MAT2$"le struct result_2
A*'V+( {
nbxR"UH typedef T1 & result;
B*,?C]0{ } ;
y $V[_TN template < typename T >
2jA%[L9d^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
]US[5)EL- {
%;O}FyP return (T & )r;
/ L~u02? }
}B ff,q template < typename T1, typename T2 >
U8O(;+ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
zj%cQkZ {
1S%}xsR0 return (T1 & )r1;
"s]y!BLk }
>&Fa(o;* } ;
Vk7=7%xW <4mQ*6 template <>
g:gB`8w? class holder < 2 >
Kx6y"
{me| {
R8<eN9bJ9 public :
iV
hJH4 template < typename T >
j|K.i/ struct result_1
&U&%ka<* {
@G GccF typedef T & result;
C5n?0I9 } ;
l4ouZR template < typename T1, typename T2 >
0ar=cuDm struct result_2
(ZPXdr {
o4)hxs typedef T2 & result;
AS;.sjgk } ;
Z2p> n`D template < typename T >
+t]Xj1Q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3s(Ia^ {
v8@eW.I1 return (T & )r;
@Fx@5e }
FA$zZs10\ template < typename T1, typename T2 >
EOVZGZF typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
z $6JpG {
RJc%,
]: return (T2 & )r2;
dr})-R }
km\%BD~ } ;
slvq9, Oif,|: Vxh.<b6&' 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
7+XM3 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
gfo}I2" 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
'sU)|W(3U &" h]y?Q return l(i, j) = r(i, j);
"mZ.V 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
s AE9<(g&@ )=H{5&e#u return ( int & )i;
S,vu]?-8 return ( int & )j;
nGa1a 最后执行i = j;
T1NH eH> 可见,参数被正确的选择了。
v>-YuS F?4Sz# ;^-:b(E J22r v( '29WscU 八. 中期总结
;$!I&<) 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
+1@AGJU3 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
=A n`D 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
NWKi
()nA% 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
h%1Y6$
+ld;k/ Hed$ytMaGz OM!=ViN(= I;j3*lV_ ^ d\SPZ 九. 简化
/V^sJ($V$~ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
"ahvNx;x 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Qpu3(`d< 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
'ZnIRE,N 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
-:]@HD : +-*/&|^等
-JTG?JOd] 2. 返回引用。
#IX&9 aFB} =,各种复合赋值等
MUcNC\`z 3. 返回固定类型。
7rIlTrG 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
(cs~@ 4. 原样返回。
K`4GU[ul operator,
X8CVY0<o 5. 返回解引用的类型。
h4 vm{ho operator*(单目)
4e9E'
"8% 6. 返回地址。
bUvK operator&(单目)
l)8sw= 7. 下表访问返回类型。
7/>a:02 operator[]
A&N*F "q 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
=kFuJ
x)f operator<<和operator>>
_T]>/}}p Q]\j>> OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
IJPgFZ7 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
se,Z#H )iSy@*nY template < typename Left >
\dV Too struct value_return
&jm[4'$
*z {
JEHK:1^ template < typename T >
qG9qN.|dC struct result_1
ma]?
)1<{ {
oVkr3KZ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
p>p'.#M } ;
gpAHC s*JE) template < typename T1, typename T2 >
K0<yvew struct result_2
kp`0erJqw {
#:{6b*} typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
O5;-Om } ;
o!Fl]3F } ;
H#+xKYrp tpU
D0Z) ou6j*eSN 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
a:u}d7T3e ]u=Ca#!' 下面我们来剥离functor中的operator()
j9xXKa5 首先operator里面的代码全是下面的形式:
lzfDH=& ORH93` return l(t) op r(t)
oT->^4WY return l(t1, t2) op r(t1, t2)
hW%p#g; return op l(t)
FpzP#; return op l(t1, t2)
`Bu9Nq return l(t) op
D5`(} return l(t1, t2) op
b1=pO]3u return l(t)[r(t)]
S=O$JP79 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Wz{%"o !$r9C/k 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:
3bts7<K= 单目: return f(l(t), r(t));
^s*\Qw{Ii return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
evOb 双目: return f(l(t));
7@P656{ return f(l(t1, t2));
q6&67u0 下面就是f的实现,以operator/为例
-eL'KO5' /f&By
p struct meta_divide
b *9-}g: {
`a'`$'j template < typename T1, typename T2 >
a#QByP static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
{^wdJZ~QLK {
XRa#21pQ return t1 / t2;
T} 8CfG_j }
<gcmsiB| } ;
q?iCc c STB-guia5 这个工作可以让宏来做:
i+AUQ0Zbf6 V6+Zh>'S #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
]xrD< template < typename T1, typename T2 > \
~B]jV$= static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
V{$Sfmey 以后可以直接用
0||F`24 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
GZ"/k<~0 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
n?Z f/T (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
gvo?([j-m 6ZEdihBei H:Lt$ 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
xgs@gw7!n0 4k$0CbHx0 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
^S=cNSpC class unary_op : public Rettype
-lnevrl {
kp; &cQu! Left l;
mt^`1ekoY public :
>KHp-|0pv unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]b)!YPo ?\M)WDO template < typename T >
?OO%5PSe n typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g8v[)o(qd {
f?5A"-NS return FuncType::execute(l(t));
:ln/`_ }
NQ{-@/v f| =# q template < typename T1, typename T2 >
feN!_- typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E@mkm {
o"4E+1qwM return FuncType::execute(l(t1, t2));
h[,XemwX }
F;W' } ;
AbG &9=Ks [tz
u;/ )WclV~ 同样还可以申明一个binary_op
W
W35&mI)k dXDXRY.FMQ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
?f f
[$ab class binary_op : public Rettype
tbS#^Y {
ovSH}h! Left l;
?F25D2[( Right r;
G4O3h Y.` public :
&rcdr+' binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
IOS^|2:, K9^ "NS3 template < typename T >
] .`_,
IO typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~\3l!zIq {
eq{
[?/ return FuncType::execute(l(t), r(t));
ys/vI/e\ }
t)KPp|& nqrDT1b** template < typename T1, typename T2 >
ePi
Z typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dt0T t {
my]P_mE return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
8'n#O>V@ }
0xLkyt0 } ;
]M uF9={ GG*BN<(>! $Q=$?>4U 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
x~%\y 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
yX`J7O{= DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
\6Xn]S 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。
TX&[;jsj 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
raSF3b/0 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。。。
75<el.'H 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
]LMiMj 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)
4_WH
6Z 下面是修改过的unary_op
?~{rf:Y { qjUI template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
,=yOek} class unary_op
6<#Slw[ {
*u58l(&`8 Left l;
4a#B!xW gNG.l public :
8 qn{ 87R%ke unary_op( const Left & l) : l(l) {}
u4@, *tT LE<:.?<Z- template < typename T >
]Qh[%GD struct result_1
Q=^ktKMeR {
^*HVP* typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
{_rZRyr } ;
u}^a^B$ @T9m}+fR template < typename T1, typename T2 >
"0!~g/X`rK struct result_2
7k.d|<mRv {
&t[z typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
-/@|2!d } ;
od;Bb -7&^jP\, template < typename T1, typename T2 >
s@/B*r9 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
b5lk0 jA {
.`:oP&9r return OpClass::execute(lt(t1, t2));
vx({N? }
0f_66`
iK$Vd+Lgc template < typename T >
3L'en typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a7ub.9> {
AsTMY02| return OpClass::execute(lt(t));
!l sy&6 }
Oz"@yL}
e-L5=B } ;
sURUQ H c#]'#+aH 2U-#0,ll] 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
ls8olLM> 好啦,现在才真正完美了。
e[d7UV[Knn 现在在picker里面就可以这么添加了:
Z!q2F%02FO /vFxVBX template < typename Right >
0"wbcAh) picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
S3%.-)ib {
DDqC}l_ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
S!`4Bl }
L%c]%3A 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
9,Crmbw8 "1gk- y9l#;<b `dG.L UUdu;3E=5 十. bind
C,sD?PcSi+ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
=]5DYRhX] 先来分析一下一段例子
rR),~ @]sL ZNL;8sI?> 1j${,>4tQ int foo( int x, int y) { return x - y;}
r{Qs9 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
U5@TaGbx bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
D7gX,e 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。
_D7HQ 我们来写个简单的。
MA/"UV&M( 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
eMpEFY 对于函数对象类的版本:
Mc#O+'](f vV:MS O'r template < typename Func >
WwCK K struct functor_trait
LX(iuf+l {
4z-,M7iP typedef typename Func::result_type result_type;
~u~[E } ;
s= GOB"G 对于无参数函数的版本:
^2Fs)19R %z!d4J75 template < typename Ret >
\gJapx( struct functor_trait < Ret ( * )() >
Hb@G*L$ {
Pi"tQyw39$ typedef Ret result_type;
\@
WsF$
} ;
NbQMWU~7 对于单参数函数的版本:
rH2tC=% C>k;Mvq O template < typename Ret, typename V1 >
}jyS\drJ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
*$4A|EA V {
=yhn8t7@] typedef Ret result_type;
Z)6nu) } ;
z6L>!= 对于双参数函数的版本:
I 1VEm?CQ {g:/BFLr# template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
+qSr=Y:+ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
QU,TAO {
t7*H8 typedef Ret result_type;
KHc/x8^9 } ;
Cr
V2 V)|G 等等。。。
\{+nXn 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
}
{gWTp nX.s h template < typename Func >
faL^=CAe struct func_return
ZimMjZ%4 {
$jm>tW&; template < typename T >
thZ@BrO# struct result_1
C}8e<[}) {
0@mX4.! typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
1VyO?KX' } ;
,T21z}r thm3JfQt template < typename T1, typename T2 >
1A/c/iC struct result_2
ncw?; {
sKB-7 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
a m k42 } ;
,TfI } ;
{,-5k.P[ M:1F@\< sWZtbW;) 最后一个单参数binder就很容易写出来了
jO3u]5}.6 T>uWf#&pjs template < typename Func, typename aPicker >
&"j).Ogm4 class binder_1
%6c*dy {
W|-N>,G Func fn;
)r6SGlE[Y aPicker pk;
{, *Y public :
4k&O-70y4^ Lugk`NUvF template < typename T >
Eztz~oFo struct result_1
E_gDwWot {
LN3dp?;_{ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
divZJc } ;
#u2&8-Gh A@ template < typename T1, typename T2 >
WJh;p: q[ struct result_2
Ag-?6v {
cmGj0YUQ1 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ga1gd~a } ;
#+ lq7HJ1 Sc"4%L binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
vL=--# 6`5
@E\"E template < typename T >
|`t!aG8 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^qN1~v=hS {
[]N$;~R7 return fn(pk(t));
/HJ(Wt
q }
RnBmy^l" template < typename T1, typename T2 >
Sp$x%p0 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;R|#ae@ {
]gZ8b-
2O return fn(pk(t1, t2));
DEwtP }
?VN]0{JSp } ;
(#l_YI
- ]E8<;t)# 6RT0\^X*: 一目了然不是么?
>\oJ&gdc 最后实现bind
I&NpN~AU IweK!,:>dN $Ex 9 template < typename Func, typename aPicker >
zf;[nz picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
ONe!'a0 {
`0G.Y return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
[Fj#7VZK }
pA,EUh|H Qx,$)|_ 2个以上参数的bind可以同理实现。
2=,Sz1`t 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。
[oN> : I7z]%Z 十一. phoenix
W*DIW;8p Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
ZM^;%( T[[ for_each(v.begin(), v.end(),
8OtUY}R (
WT!\X["FI$ do_
|%cO"d^ri [
O2/w:zOg' cout << _1 << " , "
&eS70hq ]
6'*Uo:] .while_( -- _1),
|>}0? '/] cout << var( " \n " )
WKJL<
D ]: )
6.7Kp );
XQY&4tK R6$F<;nw 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
;I))gY-n 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
I\%Lb
z operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
dQ|Ht[s= 那么我们就照着这个思路来实现吧:
t7+Ic hYv 6-5_ <J}9.k template < typename Cond, typename Actor >
|QTqa~~B class do_while
8EEQV} 4 {
IS4K$Ac. Cond cd;
W#\};P
Actor act;
4kF . public :
Yg,lJ!q template < typename T >
n@,eZ! struct result_1
p{svXP K {
W#_gvW typedef int result_type;
vMdhNOU } ;
Lz{T8yvZ 2&K|~~ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Wk6&TrWlY k8wi-z[dV template < typename T >
W
(c\$2` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X6*y/KGN {
@=#s~ 3 do
[*ovYpj^ {
RkP|_Bf8) act(t);
|b~g^4 }
y$9t!cx while (cd(t));
dB/I2uGl> return 0 ;
!3Z|!JY }
L\b_,'I } ;
A'-YwbY C{,] 1X6g zYF&Dv/u/ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
)0d".Q|v4 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。
bK;aV& 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。
/D]r"- 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。
:9q^ 下面就是产生这个functor的类:
UMW^0>Z!v $hp?5KM (IHBib " template < typename Actor >
il%tu<E#J~ class do_while_actor
!;C(pnE {
R{A/+7! Actor act;
H08YMP>dc public :
iSLf: do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
f>[;|r@K ayz1i:Q| template < typename Cond >
N_[ Q.HD" picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
w/W?/1P>q } ;
~EkGG
. 9+Bq00-Z$ Prx s2 i 8 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
kR?n%`&k 最后,是那个do_
K5rj!*x.o XXmu|h uN0fWj] class do_while_invoker
7:E#c"S
q {
6Q.whV%y public :
[m[~A|S template < typename Actor >
?'m5)Z{ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
x)Kh_G {
Tm.w+@ return do_while_actor < Actor > (act);
TFNU+ }
@_ZWP } do_;
l^?A8jG R*eM 1 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
n7.lF 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
<[l}^`IC^4 最后来说说怎么处理break和continue
]JuB6o_L 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。
pFRnPOv 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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