一. 什么是Lambda
O?X[&t
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
{]+t< 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,
Mq$K[]F ULAr! eMRH*MyD B`mJT*B[ class filler
5(H%Ia {
upuN$4m&{ public :
bvtpqI QZ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
_H]^7`; } ;
]"_c-= }AS/^E 5z_d$.CIc 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:
5VV}w R 0<%$lr g[G/If ^0.8-RT for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
es*$/A Dylm=ZZa F_*']:p 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
W q<t+E[ ,Iyc0 .j:,WF<"l5 FPY k`D 二. 战前分析
tkctwjD 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。
/Q3>w -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
~W21%T+ |4mvB2r =#u4^%i) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
-i8KJzPL f /* --------------------------------------------- */
`0NU
c)` vector < int *> vp( 10 );
/u$'=!<b; transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
==[(Mn,%d /* --------------------------------------------- */
J|BElBY sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
^^V3nT2rR3 /* --------------------------------------------- */
4<-Kd~uL int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
eS!]..%y /* --------------------------------------------- */
6o^>q&e}% for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
-{0Pq.v /* --------------------------------------------- */
|E >h*Y for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
K+`GVmD NTt4sWP!I ipn-HUrE@ aLh(8 ;$ 看了之后,我们可以思考一些问题:
.u)KP*_ 1._1, _2是什么?
t,9+G<)>H 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。
2V@5:tf 2._1 = 1是在做什么?
*5PQ>d
G 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。
naaKAZ!S 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。
|<c9ZS+ ,7s>#b' w<H Xe 三. 动工
qO"QSSbZqQ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
G^ GIHdo U(f@zGV iW6O9~ ?1ey$SSU] template < typename T >
`NQ class assignment
futYMoV {
%AO6= T value;
>\1twd{u] public :
E,m|E]WP assignment( const T & v) : value(v) {}
pX_ template < typename T2 >
Dd1k? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
<~dfp } ;
QG*hQh
aA4RC0' iAH,f5T 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
t5E$u(&+'B 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
:XY%@n ~Fb@E0 }! |X=p`iz1& :\~>7VFg class holder
4dbX!0u1l {
,?yjsJd. public :
tCrEcjT- template < typename T >
0Ye/ assignment < T > operator = ( const T & t) const
0hoMf=bb$ {
d`=
~8` return assignment < T > (t);
1vo3aF }
(n k g } ;
Tg^8a,Lt K.yc[z)un eI
( S)q 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:
2-'_Nwkl* >IS4 static holder _1;
_-vlN Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
6{5T^^x?< 'yCVB&`b for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
FC+-|1?C 而不用手动写一个函数对象。
Ou1kSG|kM $?F_Qsy{d IrZjlnht RP2$(% 四. 问题分析
O.FTToh< 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。
gba1R 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。
rCa]T@= 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
3YLK?X8 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
h1q3}- 下面我们可以对这几个问题进行分析。
#v(As)4^ DTC
IVLV 五. 问题1:一致性
{qHQ_ _Bl 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?|
YQD`4ND 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
X}'rPz\Lu HBp??.r struct holder
#fF5O2E'3 {
?xwi2<zz //
y"H5> template < typename T >
.*N,x(V T & operator ()( const T & r) const
}uMu8)Q {
=EVB?k
, return (T & )r;
OF*E1BM }
D% *ww'mt0 } ;
R7IFlQH% s[7$%|~W 这样的话assignment也必须相应改动:
h*^JFZb ]A[}:E 5} template < typename Left, typename Right >
M+")*Opq class assignment
Wg %] {
r } Wdj Left l;
cl`kd)"v Right r;
/mJb$5=1 public :
\
3E%6L assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
\#biwX template < typename T2 >
5xr2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
JQ
?8yl
} ;
15_"U+O(/ @B0fRG y 同时,holder的operator=也需要改动:
@8\0@[] v3[ZPc;; template < typename T >
Ew]&~:$Ki assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
LntRLB' {
'\QJ{/JV return assignment < holder, T > ( * this , t);
T=w0T-[f }
YP!}Bf GF@`~im 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。
ug}u>vQ> 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
1WaQWZ:= dgQ<>+9]6 return l(rhs) = r;
@RB^m(> 5 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。
!gyW15z' 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
'~yxu$aK z*VK{O)o template < typename Tp >
6GAEQ] class constant_t
Y, Lpv| {
WTD86A const Tp t;
k3LHLJZ# public :
YO.ddy*59 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
0{d)f1 template < typename T >
&9gI?b8 const Tp & operator ()( const T & r) const
UH&1QV {
kb$Yc)+R4 return t;
'ym Mu}q }
PQi(Oc } ;
V,Bol(wY Z[!kEW 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
bOYM-\
{y 下面就可以修改holder的operator=了
dM}c-=w` u=PLjrB~} template < typename T >
L8E4|F} assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
>`WQxkpy {
- ]/=WAOK return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Wt5pK[JV }
uCt?(E> g9Dynm5 同时也要修改assignment的operator()
^[I>#U 3it*l-i\ template < typename T2 >
!F?j'[s8] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
z2R?GQ5 A 现在代码看起来就很一致了。
%Ze7d& (uHyWEHt 六. 问题2:链式操作
_^?_Vb 现在让我们来看看如何处理链式操作。
nql{k/6 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。
3 %BI+1&T_ 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。
F1}d@^K
7d 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。
o]]tH 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
m+dQBsz\ g^:`h
VV template < typename T >
RHd no C struct result_1
1LSD,t| {
,9KnC=_y typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
$qpW?<>,0 } ;
lQgavP W! 2.{zfr 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:
vytO8m%U 7#&Q-3\: template < typename T >
y9T5 struct ref
wU/fGg*M2 {
<}xgp[O typedef T & reference;
:v45Ls4J } ;
$WRRCB/A6 template < typename T >
%b h:c5 struct ref < T &>
<Pf4[q&wM {
#
dUi[' typedef T & reference;
Q"!GdKM } ;
lkp$rJ#6 `.~*pT*u 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
zDm3$P= E&"V~ template < typename T >
>CcDG typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
c[3x>f0 {
`PLax@]2 return l(t) = r(t);
XE0b9q954 }
re4z>O* 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
F *U.cJ% 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
=pj3G?F# 6xr%xk2E 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
z t _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
;S&anC#E _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
2H] 7 =j +5 调用divide的对象返回一个add对象。
FUL'=Xo 最后的布局是:
^P.U_2& Add
".pQM.T / \
1(i%nX<U Divide 5
AnE]
kq u / \
~XXNzz]? _1 3
JCB3 BZg7& 似乎一切都解决了?不。
[T3%Xt'4 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
4B[uF/[ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
=RM]/O9 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
WXf[W LF{8hC[ template < typename Right >
m}beT~FT_ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
^mut-@ N9 Right & rt) const
!F Zg'
9 {
C0^r]^$Z return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$EdL^Q2KAy }
fU.z_T[@ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
(_N(K`4#W XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
U9\w)D|+eE 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
DdeKZ)8 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
]Ee$ulJ02 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。
eT2Tg5Etc 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?
#op0|:/N 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
?5%o-hB| n-GoG(s..b template < class Action >
lG[j,MDs class picker : public Action
oe=1[9T" {
[CAFh:o public :
)g^O'e=m picker( const Action & act) : Action(act) {}
<a+@4d; // all the operator overloaded
B<G,{k } ;
w)R5@
@C* s._,IW;
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。
g">^#^hBE 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:
{=,I>w]T|W +KTHZpp!c2 template < typename Right >
.jbxA2 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
CFoR!r:X {
r&F
6ZCw return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
4`o<e)c3 }
\0e`sOS`L {=U*!`D Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
S
C}@eA' 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。
D'% O<.m R$QhuxT| template < typename T > struct picker_maker
g`2Oh5dA {
e;|$nw- typedef picker < constant_t < T > > result;
XBcbLF } ;
B)P]C5KRD template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
v5{2hCdt {
Ef@Et(f_mQ typedef picker < T > result;
Uaj_,qb( } ;
.F$cR^i5u <29K!
[ 下面总的结构就有了:
Jy('tfAHp functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
e:rbyzf# picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
]8'PLsS9<w picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
t4hc X[ 至此链式操作完美实现。
&Du S* T_9o0Q k =u.23#. 七. 问题3
{/,AMJ<:G] 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
_~F
0i? =)w#?DGpj template < typename T1, typename T2 >
wAL}c(EHO ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a#9pN?~ {
p|BoEITL return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
%E [HMq<H }
U: )Gc k7cY^&o 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
^oW{N zW)Wt.svP template < typename T1, typename T2 >
RU>qj
*e struct result_2
_w'_l>I {
!*?9n^PaF typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
@tJic|)x } ;
O,NVhU7, >Ml5QO$*.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?
*{\))Zmhd 这个差事就留给了holder自己。
(<e<Q~( i1bmUKZ8'L #ZP;] W template < int Order >
D`KaIqLz class holder;
&H+n0v template <>
' d?6 L class holder < 1 >
7lKatk+7K {
"I9 r>= public :
~mMTfC~9 template < typename T >
>6)|>#Wi struct result_1
lJT"aXt'M {
7;&,LH typedef T & result;
Sn'
+~6i } ;
L1y71+iqU template < typename T1, typename T2 >
"{Y6.)x struct result_2
8N3y(y0 {
rI6+St typedef T1 & result;
%hdjQIH } ;
2Vw2r@S/ template < typename T >
'G>9 iw typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
\wK4bvUrX {
VYt<j<ba return (T & )r;
m^,VEV> }
M* {5> !\ template < typename T1, typename T2 >
Z/|=@gpw typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
:3b02}b7 {
dep"$pys> return (T1 & )r1;
j0(jXAc;UB }
rUAt`ykTmN } ;
k]`-Y E M.:JT31>1 template <>
=);@<Jp class holder < 2 >
j['B9vG {
Z_Y'#5o# public :
l\uNh~\ template < typename T >
x($Djx struct result_1
uU^iY$w {
Xil;`8h typedef T & result;
Wcm8,?* } ;
{Qn{w%!| template < typename T1, typename T2 >
HPJHA , struct result_2
LIQ].VxIs {
s{j A!T} typedef T2 & result;
;-;lM6zP } ;
gU NWM^n template < typename T >
P|]r*1^5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
BBv+*jj {
Chx+p&! return (T & )r;
;oDr8a<A }
%qTIT?6' template < typename T1, typename T2 >
EbVva{;#$; typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
i"
)_Xb_1 {
nj0]c`6rN@ return (T2 & )r2;
siT`O
z|, }
G#^0Bh& } ;
kRBO] 3wcFR0f Dg{d^>T!_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> >。
N^@:+,<3 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
5Dz$_2oM3 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
9cU9'r# h x{tlC}t return l(i, j) = r(i, j);
dM P'Vnfj 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
GG +T- CH;U_b return ( int & )i;
^w2 HF return ( int & )j;
n;Q8Gg2U 最后执行i = j;
cC NRv$IO\ 可见,参数被正确的选择了。
;gD\JA SW'eTG Au}l^&,zN +oq<}CNr{ x;\/Xj; 八. 中期总结
)5gj0#|CG@ 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:
7')W+`o8eL 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
,]W|"NUI 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
evYn} 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
J%M [8 :."oWqb) )|^8`f 0K26\1 H:~u(N rD a{Ve 九. 简化
&
d2`{H 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。
't0M+_J 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
fwV2b<[ 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:
79exZ7| 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
ahy6a,)K~ +-*/&|^等
y$SUYG'v 2. 返回引用。
|5O>7~Tp =,各种复合赋值等
$~W5! m 3. 返回固定类型。
&} `a"tYr 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
=!xX{o?64 4. 原样返回。
q CYu@Ho operator,
3}F>t{FDk 5. 返回解引用的类型。
El;"7Qn operator*(单目)
<r$h =hM 6. 返回地址。
g= Vu'p 3u operator&(单目)
$Th)z}A}EA 7. 下表访问返回类型。
$T^q>v2u operator[]
&ah%^Z4um 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
oW6Hufu+o operator<<和operator>>
=DDKGy.g nReld
:#T OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
vZ"gCf3#?3 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
}$'_%, E5M/XW\E6 template < typename Left >
!$oa6*<1 struct value_return
t'@mUX:-A {
J ~3m7 template < typename T >
t^FE]$, struct result_1
VN!nef
{
FpA t typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
V<jj'dZfW } ;
J&,hC%] %oTBh* K'o template < typename T1, typename T2 >
x5BS|3W$a struct result_2
X3kFJ{ {
Opc szq5n typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
TnK<Wba } ;
%HoD)OJe } ;
5)lcgvp 1p$(\ "8ellKh 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
kaB|+U9^ o
/[7Vo 下面我们来剥离functor中的operator()
iBSg`"S^]C 首先operator里面的代码全是下面的形式:
]h(Iun 2a
eH^:u return l(t) op r(t)
/}8Au$nA return l(t1, t2) op r(t1, t2)
,.cR @5qI return op l(t)
_G/R;N71 return op l(t1, t2)
UNa"\ return l(t) op
1J"I. return l(t1, t2) op
!ZH "$m| return l(t)[r(t)]
$sda'L5^p return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
#NYnZ^6e dR1IndZl 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
*YvtT(Gt 单目: return f(l(t), r(t));
;'8P/a$ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
d\]KG(T 双目: return f(l(t));
@ztT1?!e return f(l(t1, t2));
LkS tU) 下面就是f的实现,以operator/为例
eTvjo(Lvx ZZI}
Ot{ struct meta_divide
+u0of^}= {
@Xl(A]w%! template < typename T1, typename T2 >
s.i9&1Y-! static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
WF~BCP$OR {
z}u`45W+ return t1 / t2;
w
a(Y[]V }
ISs&1`Y } ;
S*h^7?Bu %"A8Af**I 这个工作可以让宏来做:
>,]a>V N wk #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
)-&@8` template < typename T1, typename T2 > \
t,|Apl] static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
O@a OKk 以后可以直接用
&'W7-Z\j- DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
?j.a>{ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
Q!@M/@-Ky (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
E2>{se Z K9%rr_ja! 04Zdg:[3-! 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
w!6{{m E0+L?(; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
QjY}$ class unary_op : public Rettype
KJec/qca {
z:f&k}( Left l;
g]?pY public :
,5;M(ft# unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`J,>#Y6(J >:6iFPP template < typename T >
M> WWP3 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)Y)_T&O {
Bam.B6- return FuncType::execute(l(t));
pJ/]\>#5 }
qr%N/7 )y*&&q
template < typename T1, typename T2 >
>
UZ-['H typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k}fC58q {
Tty'ysH return FuncType::execute(l(t1, t2));
yO)xN=o^\ }
)
~=pt&+ } ;
B1 }-
/'jX_
V_$| + m-88 同样还可以申明一个binary_op
mc?IM(t yl~;! template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
_D{A`z class binary_op : public Rettype
g@>llve{ {
#17 &rizl Left l;
#Pg`0xiV Right r;
!VWA4 e!+ public :
I~n4}}9M binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
. J O3# gdf0 template < typename T >
gxVr1DIkN typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$uTrM8 {
A)]&L`s return FuncType::execute(l(t), r(t));
zb9G&'7 }
lg-_[!4Z _S
ng55s template < typename T1, typename T2 >
MN2i0!+ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/io06)-/n {
N~$>| gn return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
5HOl~E }
J"AR3b@,$? } ;
~@c<5 -`{ (7G4 v E42)93~C 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
<7U~0@<Y 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
b&[".ibN1 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
&!/>B . 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
)^o.H~Pv 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
?m *e$!M0 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。。。
]?=87w 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
~
q-Z-MA 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)
-z`%x@F<&L 下面是修改过的unary_op
$f3 IO#N <)T| HKx template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
G%bv<_R class unary_op
J "I,] {
8S8qj"s Left l;
w~6UOA8} g0zzDv7~ public :
Mrrpm%Y >IaGa!4 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
oIick BQPmo1B template < typename T >
gaz7u8$A= struct result_1
}2;P`s {
b69nj typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
G"FO%3&| } ;
7e+C5W*9b FM6{%}4 template < typename T1, typename T2 >
)&O2l struct result_2
aDRcVA$* {
x[{\Aw>$. typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
:
b`N(] } ;
&q<k0_5Q Nksm&{=6S template < typename T1, typename T2 >
]6Iu\,#J typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>}
2C,8N {
ys=}
V| return OpClass::execute(lt(t1, t2));
D?_K5a&v, }
"G@K(bnHn eB#I-eD template < typename T >
qg#YQ'vWte typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
U_IGL {
o.!o4&WH return OpClass::execute(lt(t));
fPD.np} }
?P+Uv p48enH8CO } ;
q3#[6! Cqnuf5e>L aH."|
*. 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
]?(kaNQ"D 好啦,现在才真正完美了。
v1{j1~ZR 现在在picker里面就可以这么添加了:
n{TWdC q{&c?l*2 template < typename Right >
oH=?1~e picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
,]1f)> {
.*`^dt return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
I4@XOwl{P }
1@OpvO5 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。
bss2<mqlH 2|bt"y-5r fr(Ja; X?t;uZI^ $(D>v!dp 十. bind
0~U%csPHt 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。
eaf-_#qb 先来分析一下一段例子
]#G s6CsT| eAW)|=2 :^kAFLU int foo( int x, int y) { return x - y;}
o_Zs0/ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
y\_+,G0 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
H-pf8 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。
K^<?LXJF 我们来写个简单的。
H[.)&7M\ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
cV6H!\ 对于函数对象类的版本:
b, a7XANsh F3(SbM- template < typename Func >
)
Z3KO struct functor_trait
EmT_T3v {
q!Ek
EW\n typedef typename Func::result_type result_type;
01o<eZ, } ;
yP3I^>AZ3 对于无参数函数的版本:
Ua
\f]y $CMye; yL template < typename Ret >
WOj}+?/3 R struct functor_trait < Ret ( * )() >
} +Sp7F1q {
Zy7kPL;b typedef Ret result_type;
"T=j\/Q } ;
FUL3@Gb$UV 对于单参数函数的版本:
)dfhy t,De/ L template < typename Ret, typename V1 >
vNjc struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
[z!m {
-crMO57/ typedef Ret result_type;
RI8*'~ix] } ;
VLm\P S
对于双参数函数的版本:
goiI*"6M :N<Qk template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
_fk}d[q0 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Pi"?l[T0 {
8lx}0U typedef Ret result_type;
6V$ )ym*F } ;
UY9*)pEE 等等。。。
[c=Wp 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
c!\T0XtT 3?j:M]fR template < typename Func >
a%c <3' struct func_return
^^}htg {
yn!;Z._ template < typename T >
#+D][LH4 struct result_1
M <JX {
/#T {0GBXe typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
kHr-UJ! } ;
r4P%.YO+X _k]R6V: template < typename T1, typename T2 >
R5e[cC8o. struct result_2
l/(~Kf9eQG {
;N.dzH2yA typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ggPGKY-b= } ;
&*/= `=:C8 } ;
=b*GV6b h'S0XU
; TP#Ncqh 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Io<T'K "Q+wO+}6 template < typename Func, typename aPicker >
=KQIrS: class binder_1
SM)"vr_ {
69$R. Func fn;
ZhCd** aPicker pk;
1/mBp+D public :
>[wxZ5)) EoutB Vm template < typename T >
I*%3E.Z@g struct result_1
7ucm1 {
KKk~vwW typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
9~=zD9,|iA } ;
1v:Ql\^cT JZ`u?ZaJ/s template < typename T1, typename T2 >
l4$ sku- struct result_2
Eg1TF oIWl {
??e|ec2% typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
(&79}IEd } ;
.*6NqX$ 'eBD/w5U binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
)6%*=- e=h-}XRC template < typename T >
tt-ci,X+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MPnMLUB$\ {
*PlKl_nP6 return fn(pk(t));
Y>3zpeQ!& }
;Egl8Vhr template < typename T1, typename T2 >
6I(Y<LZ5 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,5<AV K-#Q {
`vzMuL; return fn(pk(t1, t2));
A?04,l]y }
v(Kj6 ' } ;
0=
bXL!] LkHH7Pd@ 7./-|# 一目了然不是么?
(D[~Z! 最后实现bind
lFf>z}eLy A-B>VX Ln6emXqw template < typename Func, typename aPicker >
"
]k}V2l picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
tkm@&e=e% {
E3p$^['vx return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
whe%o }
lE%KzX?& H/`@6, j 2个以上参数的bind可以同理实现。
A-m IWTa 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。
3%r/w7Fc PUD8 十一. phoenix
~pH!.|k-& Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
sa<\nH$_X o1\N)% for_each(v.begin(), v.end(),
19[o XyFI (
,
0X J|#% do_
+MHIZI [
*ze/$vz- cout << _1 << " , "
8(-
29 ]
4 5wqX h .while_( -- _1),
2A|mXWG}~ cout << var( " \n " )
x(Uv>k~i} )
#k/T\PQ0s );
}LS.bQKqi, +68age;dM 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:
6qmV/DL 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
e/x 9@1s# operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
c1i[1x% 那么我们就照着这个思路来实现吧:
;2`t0#J$] W\0u[IV.x ' xaPahx; template < typename Cond, typename Actor >
IAUc.VH class do_while
wAu]U6! {
}+S~Ah?( Cond cd;
*!%n`BR ' Actor act;
sRBfLN2C public :
h8M_Uk template < typename T >
9
4bDJy1 struct result_1
1NZpd'$c {
L~h:>I+pG typedef int result_type;
x]hG2on! } ;
0n4( Rj|}2 =n=!s{A:t do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
)gU:Up24|"
)bYOy+2g template < typename T >
_qOynW typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
fUis_?! {
=Gj~:|;$ do
!Q_Kil.9 {
RWu<
dY#ym act(t);
$L|+Z>x }
.L^j:2(L while (cd(t));
s!D?% return 0 ;
w(S&X"~ }
`'r~3kP*NT } ;
7)O+s/.P) p]~PyzG! Hsov0 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
KCbOO8cQS 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
('uUf!h?\ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
P!j*4t 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
]C+PJ:CC 下面就是产生这个functor的类:
kuLur)^ 2YQBw,gG 5i{J0/'Xu) template < typename Actor >
IcqzMmb class do_while_actor
@o}J ) {
<o|k'Y(- Actor act;
"5$p=| public :
dKXzFyW do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
J?t(TW6E Iq19IbR8 template < typename Cond >
F 3q<j$y picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
&.yX41R } ;
dpge:Qhr Zn*W2s^^{ {@x-T 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
WHjJR 最后,是那个do_
:KRNLhWb S}Z@g f2KH&j>~r class do_while_invoker
Je^;[^ {
is%ef public :
wUg=jnY template < typename Actor >
jC>mDnX do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
U"UsQYa_ {
e<A>??h^ return do_while_actor < Actor > (act);
}43qpJe8U }
vz:VegS } do_;
(VC Jn<@@ 0[uOKFgE 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
9&kPcFX B 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
^* y1Fn0 最后来说说怎么处理break和continue
48;b 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。
XfIsf9 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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