一. 什么是Lambda
cZT.vA# 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
=v=!x 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,
/%w[q:..h FAl 6 i1Sc/ 'n#S6.Y: class filler
myX0<j3G5 {
zW`koRH@ public :
?bDae%>.d, void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
[t)i\ }V } ;
;@s~t:u Ou,_l O!Cu.9} 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:
;7*@Gf}R M.^A` ?G w89r ,w>?N\w!} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
cHct|Z
u yyDBW`V(( [&s:x, 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
x}j41E} 6+#cyKj dV `I{Q,HQ7 二. 战前分析
=)5a=^
6 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。
Bz~h- 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
V3UGx'@^y 8QBL:7< W/Q%%)J for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
H2cc).8" /* --------------------------------------------- */
+N_%|!F-c vector < int *> vp( 10 );
[
Ulo; #P transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
#_\~Vrf(# /* --------------------------------------------- */
X#<Sv>c^ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
!WnI` /* --------------------------------------------- */
1zW6Pb int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
[nD4\x+ /* --------------------------------------------- */
nJg2O@mRJ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
$c47cJO)W /* --------------------------------------------- */
:h~!#;w_ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
"r+<=JU>OV f'U]Ik;Jy e[!>ezaIY [G/X 看了之后,我们可以思考一些问题:
o#6}?g. 1._1, _2是什么?
T,>e\ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
--sb ;QG 2._1 = 1是在做什么?
k]g\`
gc 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
.5xg;Qg\Y Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
V|7CYkB8 [NcOk, =p6xc}N 三. 动工
+Z*%,m=N( 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
] plC %}:J
9vra <
.!3yy A[bxxQSP\H template < typename T >
L+L9)8FJ class assignment
FoQk {
h@d
m:=ul T value;
jFfki.H public :
i|mA/
e3b assignment( const T & v) : value(v) {}
Ex3woT- template < typename T2 >
'CX
KphlWs T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
qT4s*kqr } ;
<~OyV5:6 }^q#0`e(y 9iE66N>z 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
n21J7;\/+ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
x7?{*w&r Xc^~|%+ 9@06]EI_ R7i*f/m class holder
|sh U {
uM8gfY)OI public :
"6i9 f$N template < typename T >
vkK+
C~" assignment < T > operator = ( const T & t) const
Kf.b
<wP{ {
nq=fSK( return assignment < T > (t);
!MC Wt }
7-DC"`Y8e } ;
jVz1`\Nje zjmc>++<t hd\#Vh(H 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:
)zN
)7
CvN~ static holder _1;
_*9Zp1r Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Gm.hBNgp uOQ5.S+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
;Yj}9[p;T 而不用手动写一个函数对象。
PewLg<?,G4 ( nh!tC =EKJ!{ G\Me%{b# 四. 问题分析
oC
[g 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。
UTPl7po5D 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。
j{g {`Qa 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
0`W~2ai 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
AS7!FD6b 下面我们可以对这几个问题进行分析。
AOe~VW $spf=t"nh 五. 问题1:一致性
XP7A.I#q0 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
')BQ 0sg 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
sR6(8 /dfZ>k8 struct holder
Xk2
75Y {
4g 1h:I/ //
^.(]i\V_ template < typename T >
L8W3Tpi&( T & operator ()( const T & r) const
W{0:8_EI {
[V2l&ZUni return (T & )r;
-4Xr5j%o }
\;3r } ;
Cn,jLy 5?b9[o+D 这样的话assignment也必须相应改动:
qb_V
,b9 g5E]o) template < typename Left, typename Right >
8X%;29tow class assignment
P
,i)A {
"CaVT7L Left l;
sJr$[? Right r;
8{ep`$(K@ public :
' 9,}N:p assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
t3M/ThIE template < typename T2 >
z+4R[+[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
F4}Zl } ;
Qu\E/T` D,hl+P{^K 同时,holder的operator=也需要改动:
6?_Uow} yqK82z5U*R template < typename T >
9J?j2!D assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
u&qdrKx {
>$?Z&7Lv return assignment < holder, T > ( * this , t);
gs!{'=4wT }
C{c (K! 4 QDW}5xB 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。
.VUZ4e
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
/`1zkBj<& 3oSQe" return l(rhs) = r;
T|E ;U 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。
w qsPGkJJ7 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
9Dpmp| ,^+3AT template < typename Tp >
E5o0^^ class constant_t
s8tI_h {
83S],L const Tp t;
^)SvH public :
04(h!@!g: constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
b*bR<|dT j template < typename T >
BjB2YO& / const Tp & operator ()( const T & r) const
N+r~\[N\9 {
5B51^" return t;
bDr'W }
r2Q"NVw } ;
o$Jk27 rf9RG! 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
M~@\x]p > 下面就可以修改holder的operator=了
.$q]<MK8 eo@:@O+bm template < typename T >
E&97;VH assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
72PDqK# {
.M_;mhRI return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
HkQ2G}< }
HHX9QebiST }#Vo
XilX 同时也要修改assignment的operator()
^c=@2#^\ }$b/g template < typename T2 >
:?60pu= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
ok7DI 现在代码看起来就很一致了。
E[$['0 C5eol & 六. 问题2:链式操作
%`` FIv15w 现在让我们来看看如何处理链式操作。
x{+rx. 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。
s_RYYaM 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。
A?_2@6Y^ 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。
ntjUnd&v\ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
<,LeFy\zW ,x_g|J _Y template < typename T >
0m?ul%= struct result_1
z`TI<B {
\0b",|"3 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
0ai4%=d- } ;
i~\gEMaO ~kYF/B2* 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:
0wOgQ n {a>)VZw_# template < typename T >
u<+;]8[o struct ref
S?D2`b {
0V1kZ. typedef T & reference;
u0i
@. } ;
L*FnFRhU template < typename T >
Q>X ;7nt0 struct ref < T &>
2*Gl|@~N {
b#$:XS typedef T & reference;
/AWHG._ } ;
gg6&Fzp C8(sH @ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
1P6~IZVN + J_W }G template < typename T >
L !{^^7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
o2%"Luf< {
`5x,N%9{ return l(t) = r(t);
u} KiSZxt }
+LrW#K; 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。
\2~.r/`1 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
@89mj{ QAu^]1 ; 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
`7'(U)x,F _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
!(+?\+U lE _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
g|2D(J +5 调用divide的对象返回一个add对象。
K)^.96{/@ 最后的布局是:
i3f/{D/ Add
J,jl(=G / \
4;%=ohD:! Divide 5
i++ F&r[ / \
W/J3sAYv _1 3
_gU[FUBtJ 似乎一切都解决了?不。
=. OWsFv 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。
E?%k 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。
7_A(1Lx/l7 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:
r Cmqq/hZ viKN:n! Ev template < typename Right >
>a^H7kp assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
F7=a|g Right & rt) const
MLL2V`vBT {
%f?#) 01> return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
<y!6HJ" }
[?;oiEe.| 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
hu6)GOZbv 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。
en#W<"_" 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。
bx`(d@ 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。
k%uRG_ 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。
SkN^ytKE 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?
\QYs(nm?k 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:
K@W~ ?ILNp`k template < class Action >
r`6XF class picker : public Action
? p\'S
w: {
/&vUi7' public :
P]INYH picker( const Action & act) : Action(act) {}
l*pCG`@J# // all the operator overloaded
mnG\UK,k } ;
J]$%1Y *FOTq'%i 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。
9KCnitU 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:
4}96|2L5 R?^FO:nM%! template < typename Right >
@bS>XWI> picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
IHf
A;&b {
`s@1'IG;R_ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
l--xq^,`o] }
Jtc?p{ R%}OZJ_ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
|0m h*+i 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。
Zni8im,_j H| IsjCc template < typename T > struct picker_maker
L"#Tas\5 {
Hk$|.TjzI typedef picker < constant_t < T > > result;
Xdw%Hw } ;
b(K.p? bt template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
i^="*t\i {
SlsMMD typedef picker < T > result;
aU 5t|S6 } ;
z_r W1?| H`B%6S/ 下面总的结构就有了:
mn4j#- 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。
W:hR81ci 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。
?=f\oH$ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
;%Jp@'46 至此链式操作完美实现。
]';!r20 CSwNsFDR% pO=bcs8Z 七. 问题3
Zo'lvOpyZ 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。
v"y
e\ZG nvgo6* template < typename T1, typename T2 >
Qa(u+
??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%[;<'s5e~ {
$Iv*?S"2 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
X[grVe }
\>1M? I3s'44 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:
Mp"] = v;jrAND template < typename T1, typename T2 >
TDy@Y>
) struct result_2
<P$b$fh/ {
B3)#Ou2 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
32YE% } ;
hTH"jAC+ 7q$9\RR5 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?
<f8@Qij 这个差事就留给了holder自己。
.#rI9op K#+TCZ, aN%t>*?Xa template < int Order >
p^\>{ class holder;
w.^k':," template <>
;bkS0Vmg class holder < 1 >
>3 qy'lm {
+-
c#UO> public :
%Xkynso~ template < typename T >
oPm1`x struct result_1
r(%#@?& {
*l_1T4]S typedef T & result;
an0@EkZ } ;
C@hnT<e template < typename T1, typename T2 >
ww+XE2, struct result_2
B RD>q4w {
cg0L(oI~ typedef T1 & result;
r{p?aG } ;
x\I9J4Q template < typename T >
|VaXOdD`& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
''v_8sv {
h9g5W'.# return (T & )r;
;)cSdA9 }
:m@(S6T m template < typename T1, typename T2 >
} [D[ZLv typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
;y4
"wBX {
2$\Du9+ return (T1 & )r1;
P0}uTee }
TX*s T } ;
PyzWpf vHJ ~~if template <>
S WYiI class holder < 2 >
f0MHh5 {
?6tuo:gP public :
PNg, bcl template < typename T >
cnhYrX^ struct result_1
G)'cd D1 {
n8R{LjJ2@ typedef T & result;
B5J=q("P } ;
A%%WPBk{O template < typename T1, typename T2 >
&ATjDbW*( struct result_2
t4F 1[P {
*gVRMSrx4 typedef T2 & result;
*hFT,1WE=+ } ;
AR/`]"' template < typename T >
YujhpJ< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
)jCAfdnCs {
\CU.'|X return (T & )r;
%UgyGQeo }
g%[lUxL template < typename T1, typename T2 >
0&c12W|B<L typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
#LBZ%%v {
Bam7^g'*!3 return (T2 & )r2;
'1/uf;OXIH }
gQ,PG } ;
}$81FSKh b[$l{RQ[? 0u-'{6 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> >。
.P-@ !Q5* 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
F4Z+)'oDr, 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
&YqgMC M nH4p return l(i, j) = r(i, j);
X;ijCZb3b 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
oy#Qj3M8= 80
i<Ij8J return ( int & )i;
v7xc01x return ( int & )j;
#RZW)Br 最后执行i = j;
'd0]`2tVg4 可见,参数被正确的选择了。
*,@dt+H!y ^5j9WV oT%~)g |brl<*: Ba6''?;G 八. 中期总结
>%'|@75K 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:
$(.[b][S 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
U]d{hY." 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
b":cj:mxL 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
\ec,=7S<Zf :hCp@{ zF3fpEKe N3 07lGb 7`|$uIM` Jc(tV(z 九. 简化
`=vL?w^QS 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。
Xr6UN{_- 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
\ C~Y 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:
pDr M8)r 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
FF)F%o+:w +-*/&|^等
!T#~.QP4 2. 返回引用。
D CcM~ =,各种复合赋值等
PIsMx -i0 3. 返回固定类型。
=|
%:d:r 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
'
DCrSa> 4. 原样返回。
*'1qA0Xc operator,
8{(;s$H~ 5. 返回解引用的类型。
w8%<O^wN, operator*(单目)
:,]V 03 6. 返回地址。
Ky|d RbK, operator&(单目)
{^1D|y 7. 下表访问返回类型。
-
b:&ACY operator[]
ggzg,~V 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
aP>%iRk'J! operator<<和operator>>
Pp*|EW 1
Ma2sQW\ 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。
Y?{L:4cRX 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
`lRZQ:27X W}50E.\# template < typename Left >
-WWa`,: struct value_return
c0sU1:e0 {
*&Np;^~ template < typename T >
Q"h/o"-h struct result_1
'j 'bhG {
}*4 XwUM e typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
<7~HG(ks } ;
K@)Hm\* -R?~Yysd7K template < typename T1, typename T2 >
{0 IEizQ|i struct result_2
6FFQoE|n {
8$xd;+`y' typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Eaf6rjD } ;
-NHA{?6r } ;
f"\G"2C sOhQu>gN 8J-$+ ; 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
56Z 1jN^U Ikv@}^p 7 下面我们来剥离functor中的operator()
]vo&NE 首先operator里面的代码全是下面的形式:
.bE+dA6:v 9 +k7x, return l(t) op r(t)
;7Cb!v1 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
`md)|PSU return op l(t)
q+<X*yC return op l(t1, t2)
F)Oe;z6 return l(t) op
K;^$n>Y return l(t1, t2) op
];P$w.0 return l(t)[r(t)]
8 h return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
:y^0]In SIQ 7oxS4 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:
BQmHYar 单目: return f(l(t), r(t));
K: hZ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
sH(@X<{p 双目: return f(l(t));
fG_.&!P return f(l(t1, t2));
pB*8D 下面就是f的实现,以operator/为例
pxy=edd <mN.6@*{ struct meta_divide
rG)K? B~ {
/D2
cY> template < typename T1, typename T2 >
?"-%>y@w static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
&Z3g$R 9 {
M#ED49Dh> return t1 / t2;
Hs,pY(l^ }
4JV/Ci5 } ;
[\+"<;m$ 3Run.Gv\ 这个工作可以让宏来做:
^~\cx75D H?A&P4nZ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
bWU4lPfP template < typename T1, typename T2 > \
7:iTx;,v static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
lAYyxG# 以后可以直接用
euO!vLd X DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
^U1@
hq*u 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
#( G>J4E, (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。。。)
-!w({rP Fb8~2N"3 N1dv}!/*.+ 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
Am>^{qh9 -36pkC
6
\ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
bp"@vlv class unary_op : public Rettype
(|Zah1k&] {
fviq}. Left l;
W:5,zFW public :
fSR+~Vy unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Zw4z`x1f &?[uY5Mk template < typename T >
W_JFe(=3, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:`U@b
6 {
04npY+1
8% return FuncType::execute(l(t));
&:Mk^DH5 }
RQg7vv]% VH*4fcT'D template < typename T1, typename T2 >
{c|{okQ;Q typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
R# 8.] {
#H8% BZyV return FuncType::execute(l(t1, t2));
3y9R1/! }
M9*#8> } ;
u(kacQ7 w^/jlddF ],.1=iY 同样还可以申明一个binary_op
G&7!3u S!Z2aFj template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
g+:Go9k!F class binary_op : public Rettype
V1h&{D\" {
JJE3\
Left l;
>^odV
;^ Right r;
/);S?7u. public :
ZjB]pG+ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
,\]`X7r Gt|m;o template < typename T >
{D>@ZC typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!Au@\/} {
C]- !uLy return FuncType::execute(l(t), r(t));
].(l^W }
1Uy'TEk *i`t4N
A template < typename T1, typename T2 >
k1h>8z.Tg typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
QGq8r> {
26K sP .- return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
dm:2:A8^ }
LA9'HC(5 } ;
Cu\6VnW_6 cOa){&u f6$$e+ 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
q4xP<b^ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
B3';Tcs DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
zKllwIfi 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。
,qz:( Nr 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
+9fQ YJBA 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。。。
T=W;k<P\k 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
S}}L&
_ 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)
Acl?w }Y 下面是修改过的unary_op
L8{4>, :T9 P9< template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
ahmxbv3f=5 class unary_op
;i>(r;ZM {
tso\bxiU Left l;
#*~3gMI{= k>V~iA public :
;4s7\9o esk~\!d unary_op( const Left & l) : l(l) {}
t4H*&U
Sa 8T'%W template < typename T >
F`eo3z struct result_1
9Z^\b)x {
}xb?C""q^q typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
o ?`LZd:{ } ;
tm|YUat$]r tW[dJKw template < typename T1, typename T2 >
*a2-Vte struct result_2
.*~t2 : {
KfkU_0R+~v typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
u+Sj#iZ } ;
-E+LA Dwa.ZY}- template < typename T1, typename T2 >
^$x1~}D typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w^=uq3X? {
pkEx.R) return OpClass::execute(lt(t1, t2));
K4vOy_wT }
iw =~j OeYZLC( template < typename T >
8k9q@FSln typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\]Y=*+{ {
Y0;66bfh} return OpClass::execute(lt(t));
"Gc\"'^r }
O3En+m~3n) xO
6$:o- } ;
Rl[SqmnI)@ | h%0)_ mXJ`t5v^l 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
Dwbt^{N^ 好啦,现在才真正完美了。
g..&x]aS( 现在在picker里面就可以这么添加了:
N@3&e;y V[^+lR template < typename Right >
)F3> picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
N+CcWs!E {
0fAo&B return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
^2-+MWW. }
}:1*@7eR 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
HzZ.q2Zz% 4O>0gK{w uXm}THI ~n{lu'SIX2 |TRl>1rv 十. bind
m.&"D>
\t 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
kPezR:
31 先来分析一下一段例子
p.RSH$] w|(
ix;pK iXD=_^^o . int foo( int x, int y) { return x - y;}
:IRQouTf:, bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
9HG" }CGZP bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
5O]eD84B 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。
@jT=SFf 我们来写个简单的。
6r }w 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
)Kg_E6 对于函数对象类的版本:
WF` wd<jh,Y template < typename Func >
6bd{3@ struct functor_trait
O_^
uLp {
:,pdR>q%(y typedef typename Func::result_type result_type;
{9|S,<9 } ;
m:5x"o7)ln 对于无参数函数的版本:
w(UZmZb} 3Ss)i7 template < typename Ret >
)(W%Hmi struct functor_trait < Ret ( * )() >
pL`)^BJ {
n+w$'l typedef Ret result_type;
Azag*M? } ;
Mk|*=#e; 对于单参数函数的版本:
?Suv.!wfLl (k24j*1e$ template < typename Ret, typename V1 >
of0hJR struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Q0(3ps~H {
wY_! s Qo typedef Ret result_type;
FcmL4^s.` } ;
ydf;g5OZ 对于双参数函数的版本:
8rM1kOCf EQ2HQz] template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Hg`2-
Nl struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
p^U#1c {
0&2eiMKG?n typedef Ret result_type;
2br~Vn0N } ;
Ct pc]lJ} 等等。。。
&OP =O*B 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
aKk0kC QI{<q< template < typename Func >
W2 4n%Ps struct func_return
A=l1_8,`h {
C.Re*;EI, template < typename T >
(qg~l@rf struct result_1
;7bY>zc(w {
pb}4{]sI typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
P(Z\y^S } ;
.tt= \R ~=9]M.$ template < typename T1, typename T2 >
HFTDea +# struct result_2
?PDrj/: * {
&E$:^a4d typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
^=Egf?|[ } ;
i=j4Wg ,{J } ;
%a$Fsn un(fr7NW ) kK" 1\m 最后一个单参数binder就很容易写出来了
]-tAgNzl% bZi;jl template < typename Func, typename aPicker >
ff<adl- class binder_1
f f_| 3G {
-[-Ry6G Func fn;
~.f[K{h8 aPicker pk;
<]kifiN# public :
v9+1[Y"; s&~.";b
template < typename T >
7T@"2WYat struct result_1
jN^09T49 {
+)QA!g$ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
NZ?| #53 } ;
6v9A7g;4. Mq2[^l!qu template < typename T1, typename T2 >
)uIHonXU struct result_2
z]F4Z'(e. {
7z4u?>pne* typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
1$adX } ;
L}5IX)#gH Dt8wd,B binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
0&|,HK <u85>x template < typename T >
6
&)fZt typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
sT"h)I)]* {
uSi/| return fn(pk(t));
j2"Y{6c }
Z,bv D'u template < typename T1, typename T2 >
7Vxe]s typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4yu ^cix( {
IRW%*W# return fn(pk(t1, t2));
Uv"GG:
K_ }
6X.lncE@p } ;
>o"3:/3 $6]7>:8mz C5jR|| 一目了然不是么?
Bz#K_S 最后实现bind
c(<,qWH -O=a"G= >@o}l:* template < typename Func, typename aPicker >
Ghgo"-,# picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
[ZP8[Zl'? {
n/3gx4.g return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
:
*Nvy={c }
uoe5@j2 d#9"_{P 2个以上参数的bind可以同理实现。
(]mh}=:KDg 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
S6sw) LF~=,S 十一. phoenix
Bjz\L0d Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
|ei?s1) U&mJ_f#M for_each(v.begin(), v.end(),
S)0bu(a`Z, (
_r}oYs%1 do_
Q\~4J1 [
MKdBqnM(F cout << _1 << " , "
!$>d75zli ]
Aghcjy|j .while_( -- _1),
{daNw>TH cout << var( " \n " )
t/bDDV" )
~{[~ =~\u );
_=_]Yx X"W%(x`w 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:
KsGS s9 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
TIV1?S operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
+SmcZ^\OZ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
g]V}azLr -P 5VE0 W9?Yzl template < typename Cond, typename Actor >
SPIYB/C class do_while
~$f+]7 {
<v"C`cga Cond cd;
EvMhNq~y5 Actor act;
?kew[oZ public :
`
BH8v template < typename T >
)@3ce' struct result_1
Etj*3/n| {
";j/k9DE typedef int result_type;
YizJT0$ } ;
} VE[W x!q$`zF\\ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
!>/U6h,_ T IPb ] template < typename T >
)vsiX}3 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@3[Z QF {
v|jBRKU99 do
Y.@
vdW {
!wvP24"y act(t);
/Z>#lMg\. }
ReP7c3D>p while (cd(t));
F5.Vhg return 0 ;
-<}_K,Ky` }
A75IG4] } ;
#:{PAt DI9x]CR m$A|Sx&sG$ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Rs8`M8(4% 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。
^o|igyS9 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。
R3&W.?C
T 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
_=j0Y=/IF 下面就是产生这个functor的类:
1I KDp]SN Ve7[U_" `#2}[D template < typename Actor >
rjQV;kX> class do_while_actor
<<v,9*h {
_7]* 5Pxo Actor act;
w^NE`4 - public :
Gs.id^Sf do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
bKmR
&
#
o)a`,f template < typename Cond >
P$Xig picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
2>.B*P } ;
.'p_j(uv )fpZrpLXE }!(cm;XA" 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
CP'?Om2 最后,是那个do_
-O\!IXG^ RXb+"/ mE%H5&VSI class do_while_invoker
Cz+>S3v M {
2ME3= C public :
^4O1:_|G template < typename Actor >
F.?^ko9d do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
gx#xB8n {
HzF return do_while_actor < Actor > (act);
<E|i3\[p }
w=s:eM@ } do_;
6^s=25>p TV#pUQ3K 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
5<GC 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
\d2Ku10v[ 最后来说说怎么处理break和continue
4W*52*'F, 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。
>jME
== U0 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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