一. 什么是Lambda
qr[H0f] 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
gN|[n.W4 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,
Q=[AP+ &{?*aK&%3l 4hep1Kz% ,lLkAd?q class filler
<taN3 {
5"=qVmT) public :
|'xVU8 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
7RQ.oee } ;
i>w'$ { lL.3$Rp; y~CK&[H 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
o;+$AU1f M[N$N`9 gz-X4A" (5y+g?9d; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
=Jd('r s*.CJ ;q&6WO 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
=l?F_ <RfPd+</ [m3[plwe w,fA-*bZ 0 二. 战前分析
y%A!|aBu 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
M8oCh 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
G j^J pG zi7,?bD Ergh]"AD6- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
RO(~c-fV /* --------------------------------------------- */
t .*z)N vector < int *> vp( 10 );
bkfwsYZx transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
)&R^J;W$M1 /* --------------------------------------------- */
:r%Hsur( sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
rxZ%vzVQ> /* --------------------------------------------- */
UV}\#86! int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
o";5@NH /* --------------------------------------------- */
^.5`jdk for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
(\^| @ /* --------------------------------------------- */
nA:\G":\y for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
o RT<h W`HO Q jiS|ara" %Q9
iR5? 看了之后,我们可以思考一些问题:
R%)ZhG*
1._1, _2是什么?
h/u>F$}c 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
v0EF?$Wo 2._1 = 1是在做什么?
> <cK 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。
%Z|]"=;6 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。
m/W0vPM1 n3w(zB ~ KNdV 三. 动工
9Yih%d,
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
LwDm(gG 'Oyx
X B^'Uh+Y \wW'Hk= template < typename T >
C1
qyjlR class assignment
iwb]mJUA {
# 3{g6[Y T value;
TE+d? public :
mIu- assignment( const T & v) : value(v) {}
O&=40"Dr template < typename T2 >
TUeW-'/1 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
9$0-UUCk } ;
.eQIU$Kw!O >?b<)Q*< 7/*a 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
ppcuMcR{ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Al?LO;$Pa? b?&=gm%oU Mv9q-SIc[ 7/c[ f class holder
3wRk -sl {
cp|&&q public :
9:tvkl template < typename T >
p)M\q fZ assignment < T > operator = ( const T & t) const
gemjLuf {
~r~~0|= return assignment < T > (t);
Bsm>^zZ`YU }
m#[tY>Q[b } ;
rVLUT 6`LC(Nv%-n :sT\-MpQvn 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
u*R9x3&/5 Rg*zUfu5%o static holder _1;
USVM' ~p I Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
I0\}S [+H U].u) g$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Ck,.4@\tK 而不用手动写一个函数对象。
\R&4Nu2F PPCZT3c= s^_E'j$ %]9
<a 四. 问题分析
h3^&,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。
}K=TB}yY 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。
q?C)5( 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
"i$uV3d 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
*b"(r|Ko 下面我们可以对这几个问题进行分析。
H~~I6D{8 :=#*[H 五. 问题1:一致性
06bl$% 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?|
ZIAiVq2) 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
zE VJ 4%WV)lt struct holder
D5X;hd {
Y^gK^?K //
"m]"%MU78 template < typename T >
/p')
u3 T & operator ()( const T & r) const
u!2.[CV {
n<:/ X tE return (T & )r;
EmNB}\IYU }
9d2#=IJm } ;
]>@;
2%YvY MBCA%3z08 这样的话assignment也必须相应改动:
=$5[uI2 ' U(v template < typename Left, typename Right >
@18@[ :d" class assignment
okX\z[X {
!D%*s,t\' Left l;
K@VXFV Right r;
q{f%U. public :
a<Pi J? assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
G*BM'^0+ template < typename T2 >
*Rshzv[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
t Zj6=# } ;
>c7/E lg;Y}?P 同时,holder的operator=也需要改动:
SPsq][5eR ~0?p @8 template < typename T >
P<kTjG assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
;-=y}DK {
+nd'Uf
return assignment < holder, T > ( * this , t);
?9X#{p>q }
nx=#QLi uYL6g:]+ZC 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
!5`}s9hsF_ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
CV4V_G zx(j6 return l(rhs) = r;
W _b$E
= 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。
|]A{8BBC 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
C?rL>_+71 (Wq9YDD@ template < typename Tp >
E yNI]XEj class constant_t
U`6QD}c"s {
Hh;w\)/%j const Tp t;
6WfyP@f public :
DHt 8 f constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
ejo4mQ]a template < typename T >
/F;*[JZIb const Tp & operator ()( const T & r) const
d@At-Z~M {
@hzQk~Gdi return t;
?%Y?z]L# }
cYR6+PKua } ;
phXVuQ +ZRsa`'^ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
]Vb#(2<2 下面就可以修改holder的operator=了
%\~;I73 h!K
B%4V template < typename T >
$+Pv
fQ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
2zFdKs, {
\)M5o return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
l7s=b4}c }
p~8~EQFj T@yH.4D 同时也要修改assignment的operator()
@O45s\4-* j%p~.kW5 template < typename T2 >
e<9nt [ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
m/eGnv;! 现在代码看起来就很一致了。
!5B9:p~-
.qK=lHxT 六. 问题2:链式操作
EW5S%Y 现在让我们来看看如何处理链式操作。
H<1?<1^ 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。
_5`M( ;hL2 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。
I.8|kscM 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。
}qKeX4\- 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Tb y+Pd; Ap!UX=HBb template < typename T >
fwq|8^S@ struct result_1
~JZLfw {
>}4]51s typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
`% ENGB| } ;
Vbj?:29A dX$])b_Uw 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:
b]JN23IS2 gZ+I(o{ template < typename T >
jSG
jv> struct ref
z=K5~nU {
dt \O7Rjw8 typedef T & reference;
J,D{dYLDD } ;
d|o"QYX template < typename T >
_yoG<qI struct ref < T &>
ReE3742@ {
+.N;h-' typedef T & reference;
&(rd{j/* } ;
i&HV8&KygN X,fTzkGj 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
5o3_x ~e SW; bE template < typename T >
u]2k %TUY typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
ZbrE m {
7 %|>7 return l(t) = r(t);
@\h(s#sn }
|X.z|wKT6 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。
9@1W= sl 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
UA9LI<Y dXDD/8E 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
~ZNhU;%YW _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
9F+bWo_m _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
CS{9|FNz +5 调用divide的对象返回一个add对象。
*nc4X9 最后的布局是:
e)xWQ=,C Add
RnrM
rOh / \
=_H39)|T Divide 5
D1n2Z:9 / \
nGbrWu]w _1 3
ry\']\k 似乎一切都解决了?不。
5ZcnZlOOQ 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。
%:,=J 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。
xS}H483h6W 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:
qLP+@wbJ ^%d{i'9? template < typename Right >
<e^/hR4O assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
$"8k|^Z3 Right & rt) const
#{M
-3 {
K_5&_P1 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
W.|6$hRl) }
N>R%0m<e 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
.vv*bx
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。
*[H+8/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。
3ngLEWT 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。
is(!_Iv 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。
9NP l]iA) 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?
'oz={; 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:
iy]}1((hR L0kNt
&di template < class Action >
!_9$[Oq~ class picker : public Action
gDub+^ye>/ {
L:M9|/ public :
hU
7fZl%yl picker( const Action & act) : Action(act) {}
mx9/K+: // all the operator overloaded
nvPE
N } ;
mM}Ukmy .$0Ob<. Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
L"iyjL<M 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
Qu,k mi<D
bnou template < typename Right >
pq3 A%| picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
CFm1c1%Hg {
~n^G<iXLp return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Wi?%)hur }
&fW=5'
f_!`~`04 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
4nH91Z9= 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
\83A|+k yim$y,=d template < typename T > struct picker_maker
9r nk\`E {
ocqB-C] typedef picker < constant_t < T > > result;
U%DF!~n } ;
*+j{9LK template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
*ZR@z80i {
e=l5j"gq typedef picker < T > result;
A dEbyL } ;
G'2=jHzMF bmVgTm& 下面总的结构就有了:
(}X?v`Y^W 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。
@xm~T|[7 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。
lF8dRIav picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
n
[Xzo} 至此链式操作完美实现。
Qf-k&d Zng` oFD L-C/Luws 七. 问题3
%DRy&k/T 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。
!""!sFx)R !)/iRw9re template < typename T1, typename T2 >
4@]xn ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=x0"6gTz> {
@=0r3 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
@`;Y/', }
mu6xL QdA UW/3{2 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:
HS`bto0* nn)`eR& template < typename T1, typename T2 >
:@>br+S struct result_2
_%Jl&0%q {
nG^M 2)(8 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
sL7`=a.&T } ;
oA;jy *lerPY3 q 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?
^Em@6fz[ 这个差事就留给了holder自己。
{|5$1v Kcw1uLb loC5o|Wh template < int Order >
5{
4"JO3 class holder;
eY4`k template <>
/SCZ& class holder < 1 >
D){"fw+b {
.hQ3A" public :
kg?T$}O template < typename T >
}+dM1 O struct result_1
V8nz-DL{ {
5"}y\ typedef T & result;
lpfwlB'~9 } ;
3%[)!zKv template < typename T1, typename T2 >
n~,]KdU] struct result_2
%;<k(5bhGJ {
co<2e#p; typedef T1 & result;
d(X\B{ } ;
wsf Hd<Z_ template < typename T >
'z +$3\5L typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
~jp!"f {
PG^j} return (T & )r;
3yHb!}F }
:jk)(=^ template < typename T1, typename T2 >
l$k]O typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
yN 9$gfJC^ {
79{.O`v return (T1 & )r1;
~j/bCMEf! }
ldAov\X } ;
|t4Gz1"q=8 3 {NaZIk template <>
9?u9wuH class holder < 2 >
A~6%,q@^jh {
Vqa5RVnI public :
lfxuc7Rdla template < typename T >
--in+ struct result_1
FF%\gJ {
jzl?e[qPA typedef T & result;
.mvB99P{< } ;
b4Ricm template < typename T1, typename T2 >
ruZYehu1W struct result_2
L!bfh` {
H!u nIy| typedef T2 & result;
i{TIm}_\ } ;
cr76cYq"Q template < typename T >
:dc"b?Ch typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
[kPD`be2# {
- *:p.(c return (T & )r;
\ V[;t- }
|RR"'o_E template < typename T1, typename T2 >
gW%pM{PW typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
%*$5!; {
-Nsk}Rnk* return (T2 & )r2;
J+{Ou rWt }
7V~
"x&Eu } ;
1i4WWK7k ~'NX~<m 8<YX7e 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
xU@1!%l@ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
)D:9R)m 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
}TSgAwsbC LMAmpVo return l(i, j) = r(i, j);
D,c!#(v cK 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
,%A)"doaG bsB},pc return ( int & )i;
k) "ao2iXL return ( int & )j;
~ct2`M$TL( 最后执行i = j;
*3;UAfHv 可见,参数被正确的选择了。
EbCIIMbe" XAkK:}h q<n[.u1@ !6M Bxg > o*X]b] 八. 中期总结
NeHx2m+ 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:
4avc=Y5 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
W$r^ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
yk<VlS 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
auRY|j PkTfJQP8 {|z#70 ?KCivf %4,xx'` O16r!6=-n 九. 简化
{=3B)+N 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
s
D_G)c 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
(_K_`5d;QI 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
X'f)7RbT 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
lkb2?2\+ +-*/&|^等
UgC)7
K1 2. 返回引用。
,HZYG4, =,各种复合赋值等
4@6< 3. 返回固定类型。
gXt O*Rfqk 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
qz`rL#W] 4. 原样返回。
!4t`Hv?' operator,
.#0H{mk 5. 返回解引用的类型。
^LVk5l)\>g operator*(单目)
4d`+CD C 6. 返回地址。
v5T`K=qC operator&(单目)
vM(Xip7 7. 下表访问返回类型。
;'}'5nO=$ operator[]
o\4CoeG 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
0/Z
!5-. operator<<和operator>>
F+ukAT
'w.}2( 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。
=We2^W-{ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
\0?$wIH? #byJqy&e template < typename Left >
V&*D~Jq struct value_return
HTk\723Rdw {
ARF\fF|<2 template < typename T >
X?/Lz;,& struct result_1
;7Okyj6EP {
Nqcp1J" typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
q@l(Qol } ;
HCj>,^<h "|t!7hC template < typename T1, typename T2 >
G;s"h%Xw98 struct result_2
{x{H$ f {
&94W-zh typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Fp%Ln(/m } ;
{DwIjy31T } ;
3vW4<:Lgy -V5w]F' P!e= b-T 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
? ?[g}> I[D8""U 下面我们来剥离functor中的operator()
?djQZ* 首先operator里面的代码全是下面的形式:
E\M-k\cSj XAuI7e return l(t) op r(t)
%
frfSGf.# return l(t1, t2) op r(t1, t2)
u =J&~ return op l(t)
gU;&$ return op l(t1, t2)
3t"4TjAy return l(t) op
O0huqF$K return l(t1, t2) op
LFf`K)q return l(t)[r(t)]
*Y6xvib9* return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
lV6dm=k (=
;N{u 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
Riry_
单目: return f(l(t), r(t));
F9flSeN return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
FvdeQsc! 双目: return f(l(t));
fex,z%}p return f(l(t1, t2));
)uheV,ZnY 下面就是f的实现,以operator/为例
eQDX:b k'3Wt*i struct meta_divide
(gXN%rsY {
W|5_$p template < typename T1, typename T2 >
!3qVB static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
",Cr,;] {
D(]E/k@;~ return t1 / t2;
y2|R.EU\m< }
;zH
HIdQ>- } ;
*rh,"Zo =^;P#kX 这个工作可以让宏来做:
k cuzB+ rS8 w\`_ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
I5ZqB B template < typename T1, typename T2 > \
gm)@c2?. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
.qv'6G 以后可以直接用
^Q}eatEn DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
0JjUAxNq 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
s Be7"^ (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。。。)
SU.ythU2,c , X{> EcL-V>U#M 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
ti @kKz Wr?'$: template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
q(M:QWA q class unary_op : public Rettype
OQ&'Dti {
@OpNHQat9 Left l;
K4ZolWbU public :
zCaT tb|@ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
"Zv~QwC l@Z6do template < typename T >
xg@NQI@7 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w8Sv*K {
8+Llx return FuncType::execute(l(t));
f9$xk|2g }
2/
rt@{V( m"eteA,"k_ template < typename T1, typename T2 >
X;F8_+Np typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
e.d
#wyeX {
),:c+~@@kT return FuncType::execute(l(t1, t2));
O*6n$dUj3 }
5*%#o } ;
oPf)be| # qy1F*kY Cizvw'XDV 同样还可以申明一个binary_op
&C<yfRDu Y*oDO$6 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,8'>R@o class binary_op : public Rettype
Z4K+ /<I {
B;6]NCxD Left l;
h"mi"H^o Right r;
{PU!=IkTS public :
F'}'(t+oAm binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
wBj-m NH<gU_s8{9 template < typename T >
!`JHH& typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#hfuH=&oh {
}GMbBZ:nKK return FuncType::execute(l(t), r(t));
8F(h*e_? }
p^kUs0$GS $3T_. template < typename T1, typename T2 >
<:>SGSE9 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_ZB\L^j) {
Gc]~wD$ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
mMx ;yZ }
=WdaxjenZ/ } ;
f*{
YFg?*& |'ln?D:& h}_~y'^! 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
@oF$LMD 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
>KLtY|o) DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Snly UP~P 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。
Zv_.na/^K 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
.MW@; 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。。。
}eQRN<}P 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
1be %G [* 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)
u?Tpi[
# 下面是修改过的unary_op
jr7C}B-Fb^ EpS(o>' template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
L9Z;:``p class unary_op
GuZ( &G6* {
5J)=} e Left l;
Tu{&v'!j6 b*;"q9u5 public :
Om'+]BBN FlfI9mm unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`-`qdda )VCzn~uf template < typename T >
)#a[-.OI struct result_1
|4mpohX {
""Zp:8o typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
(>6*#9#p } ;
L%v^s4@ QIN."&qC^ template < typename T1, typename T2 >
6)oLus struct result_2
IX: 25CEI2 {
svelYe#9z typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
\Gm-MpW } ;
4L-:*b_v\ wxm:7$4C template < typename T1, typename T2 >
P o jmC typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{7!UQrm< {
7&`}~$>}>e return OpClass::execute(lt(t1, t2));
gH2,\z`[4 }
_,;j7%j BR'I+lQ template < typename T >
OA:%lC! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ve
~05mg {
fgNU03jp^x return OpClass::execute(lt(t));
SVjl~U-^ }
y%sroI('y r'CM } ;
c PgfTT J--m[X *A}cL 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
Hk>79}; 好啦,现在才真正完美了。
5L:1A2Z?c 现在在picker里面就可以这么添加了:
!-m&U4Ku6o 'Dvv?>=& template < typename Right >
KXV[OF&J picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
<Sz52Suh> {
;"O&X<BX- return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
0-LpqX }
Q'k\8'x 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。
X2tk[Kr X1ZgSs+i 5Z4-Z zEZLKWm9- #W.vX?-'0 十. bind
qO`)F8 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。
64-#}3zL 先来分析一下一段例子
a[lY S{ *9)SmSs JQ:Ri int foo( int x, int y) { return x - y;}
FWH}j0Gj| bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Hi_G bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
_C\[DR0n 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"lJl k9g^ 我们来写个简单的。
c9R5w.t: 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
H3{GmV8 对于函数对象类的版本:
v^ d]rSm 9w9jpe# template < typename Func >
;n\= R 5. struct functor_trait
B3Jgd,[ {
T0)"1D<l typedef typename Func::result_type result_type;
'8Phxx| } ;
s:00yQ 对于无参数函数的版本:
??hJEE =h(W4scgqX template < typename Ret >
m\/ Tj0e struct functor_trait < Ret ( * )() >
R:p62c;Tv0 {
RtG}h[k/X typedef Ret result_type;
iR$<$P5 } ;
K
~ 44i 对于单参数函数的版本:
CIjZG ?A ,3I^?5 template < typename Ret, typename V1 >
e T'nl,e| struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
pj?XLiM54% {
4/X/>Y1 typedef Ret result_type;
WWT",gio } ;
xf%4, JQ 对于双参数函数的版本:
M5T9JWbN 2cu#lMq template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Y-ux7F{=z struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
{b]aC {
_md=Q$9!m typedef Ret result_type;
Khh0*S8.K } ;
'gQidf 等等。。。
( *G\g=D 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
)pw&c_x * y^OV_n-8 template < typename Func >
~}Z\:#U struct func_return
*M7E#bQ5B {
)hwV`2>l template < typename T >
%hlspI(J struct result_1
$ _8g8r} {
K; FW typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
MH|]\ } ;
%7Kooq(i +Taa!hfys template < typename T1, typename T2 >
[NnauItI struct result_2
1Xy]D {
Gf8s?l typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
>#+IaKL7 } ;
JT[*3h } ;
0"pVT%b 4LI0SwD#^/ W{XkVKe1a 最后一个单参数binder就很容易写出来了
s!/TU{8J x0a.!
template < typename Func, typename aPicker >
]j>i.5 class binder_1
ashcvn~z {
2EQ6J Func fn;
]43[6Im aPicker pk;
nW\(IkX\ public :
*X%m@KLIKv %Qn(rA@9 template < typename T >
Gt9wR struct result_1
b7C
e%Br {
^=cXo<6D
typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
x}fn'iUnm } ;
E_$z`or $ &5w\P template < typename T1, typename T2 >
oN[Th struct result_2
=fc:6JR {
K0+;bu typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
(.K\Jg'Y6j } ;
V6iL5& Hr;h4J binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
bC@k>yC-
1S%k template < typename T >
']51jabm typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`ZHP1uQ< {
n1(?|aJ#1 return fn(pk(t));
A,i()R'I }
{sN"(H4$ template < typename T1, typename T2 >
"#^MUQ!a typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5$l9@0D.\ {
7u11&(Lz return fn(pk(t1, t2));
2iXoj&3e }
&R$Q\, } ;
jy$@a%FD jThbeY[ Wz=OSH7"f 一目了然不是么?
Yt1mB[&f^ 最后实现bind
)@QJ -R+zeu(e' u?Hb(xZtg= template < typename Func, typename aPicker >
:=g.o;(/N picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
P15:,9D {
?A=b6Um return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Z}Cqd?_') }
n`5WXpz4; U ^#?&u 2个以上参数的bind可以同理实现。
8Pmwzpk02 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
wz#[:2 }0eg{{g8 十一. phoenix
cK}Pf+r> Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
\XH@b6{ Dt}dp_ for_each(v.begin(), v.end(),
t{(Mf2GR1
(
.P/xs4 do_
d.}}s$Q [
|$w*RI0C cout << _1 << " , "
CyTFb$Z ]
mCk5B*Jy .while_( -- _1),
t[O+B6 cout << var( " \n " )
Qilj/x68 )
v5Y@O|i# );
+{>.Sk'$ gduxA/aT 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:
u~Lu<3v 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
R7K operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
kkfCAM 那么我们就照着这个思路来实现吧:
NhlJ3/J j N{pa)
/ @a;sV!S{ template < typename Cond, typename Actor >
5Fe-=BX( class do_while
TNsg pJ?\ {
z\$;' Cond cd;
=
o+7xom Actor act;
&!#2ZJ}{ public :
Gc}0]!nrW9 template < typename T >
c%yh(g struct result_1
Em9my2oE {
MgP{W=h2 typedef int result_type;
XPVV+. } ;
jaa/k@OG U,ELqi \ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
V<W02\Hs {.#j1r4J` template < typename T >
e5qvyUJM typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
scmto cm {
hLn&5jYHvt do
g1dmkX {
|w,^"j2R act(t);
JchA=n }
XWf7"]%SX while (cd(t));
yI *M[0 return 0 ;
m^Rd Iy) }
X%35XC.n } ;
Q%$i@JH`m {'&8`d jUZ[`f; 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
:(RL8 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。
JN)"2}SE 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。
f0g6g!&gf 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。
.0KOnLdK 下面就是产生这个functor的类:
%!D_q~"H W|~q<},j -^y1iN'D template < typename Actor >
vB]3Xb3a class do_while_actor
tvK rc {
'%3u%;" Actor act;
w# xncH:1 public :
J~fuW?a]r do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
rR3m'[ v5P*<U Ax template < typename Cond >
~ }Kp picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
b ^+Fs } ;
\;'_|bu3. vRq=m8 <tGI]@Nwk 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
KC#kss 最后,是那个do_
<e$5~Spc Dg1kbO=2 {c&qB`y<. class do_while_invoker
EaJDz`T} {
Ax :3} public :
Ks9FnDm8 template < typename Actor >
m
j'"Z75 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
O-y6!u$6& {
hw EZj`9 return do_while_actor < Actor > (act);
&?}kL=
h }
!5yRWMO9X~ } do_;
Q:'qw#P/C 0\8*S3,q 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
jsK|D{m? 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
s
ZlJ/_g 最后来说说怎么处理break和continue
V=G b>_d 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。
UIC\CP d 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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