一. 什么是Lambda
iGlg@ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
leR-oeSO 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,
EhB0w; c % 8u97f W "MM)AY*b HQGn[7JW class filler
EX@wenR {
|Y"nZK, public :
y=.`:EB9b void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
ktF\f[ } ;
vLCyT=OB` ,6@s N'c %dn!$[D@ 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:
z{$2bV w>S;}[fM UZvF5Hoe+O vJI]ZnL{ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
?gYQE&M ! *62Cf[a EC;R^) 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
[/E|n[Bx \D67J239E l5P!9P <UsFB F 二. 战前分析
&lM=>? 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
Q8|
C>$n 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
`-Y8T\ \*yH33B9 HD%n'@E for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
}IJE% /* --------------------------------------------- */
x_L5NsO: vector < int *> vp( 10 );
]8 vsr$E# transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
9t8NK{ /* --------------------------------------------- */
uSQlE= sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
8SGqDaRt /* --------------------------------------------- */
G'#Uzwo int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
db*yA@2Lg /* --------------------------------------------- */
U\y:\+e l for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
u0;k_6N /* --------------------------------------------- */
Nhf@Y}Cu for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
e92,@ 2y`X) KwAc Ga}J /0m0"" 看了之后,我们可以思考一些问题:
aoUz_7 1._1, _2是什么?
3kzO
VZ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
"50c<sZSB 2._1 = 1是在做什么?
*(g0{V 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
eL" +_lW Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
3QhQpPk), k^@dDLr" #IvHxSo& 三. 动工
.~O-
<P# 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
A'6-E{ "UYlC0 S\ >BWe"{ ; n:"0mWnL$y template < typename T >
!-HJ%(5:F class assignment
`;Od0uh {
:lU#Dm] T value;
0}mVP public :
gT_tR_g assignment( const T & v) : value(v) {}
h~pQ template < typename T2 >
6c6w w" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
LK|1[y^h } ;
#J'V,_wH 7TtDI=f B4/\=MXb 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
7u`:e,' 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Og-v][ oL
U !x {%Rntb sa?s[ class holder
.^xQtnq {
0e +Qn&$#4 public :
laRn![[ template < typename T >
|mQC-=6t;Y assignment < T > operator = ( const T & t) const
qm/#kPlM {
Hkrh d return assignment < T > (t);
XUVBD;"f! }
=d BK,/ } ;
CH$K_\ <:>[24LJ{ "_0sW3rG 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:
NT=)</v )8E[xBaO static holder _1;
eGW
h]% Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
3Yf~5csY OUhlQq\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
tISb' ^T 而不用手动写一个函数对象。
Nd
He:: 5SEGV|% LEg ?/!LIT kq*IC&y 四. 问题分析
~^/BAc 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。
KBDNK_7A 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。
&})Zqc3Lqk 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Tmk'rOg5 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
9^CuSj 下面我们可以对这几个问题进行分析。
5mX"0a_Q >~O/ZDu/@ 五. 问题1:一致性
}XD=N#p@z 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?|
0.wNa~_G| 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
bE!z[j] W0S\g# struct holder
XnKf<|j6k {
[:/mjO K //
ky{@*fg. template < typename T >
*XI-
nH T & operator ()( const T & r) const
Et'&}NjI {
\I7&F82e return (T & )r;
4D[(X=FSU }
!jR 1!i } ;
p'kB1)~| 4}t$Lf_ 这样的话assignment也必须相应改动:
q}]z8 L iow"X6_l_ template < typename Left, typename Right >
Wb5n> * class assignment
N97WI+` {
-n:;/ere7- Left l;
g*WY kv Right r;
w&Z.rB? public :
^YB3$:@$U assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
1QbD]"=n template < typename T2 >
})?KpYk T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
/ &em%/ } ;
q3D,hG_ 6RfS_ 同时,holder的operator=也需要改动:
MFz6y":~ Cy5M0{ template < typename T >
b2^O$l assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
c3)6{ {
^3C%& return assignment < holder, T > ( * this , t);
$e%m=@ga }
:m0pm@ {
3Qlx/6< 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
g6H` uO 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
brdY97s4 Dc3bG@K*G return l(rhs) = r;
@Ll^ze&HI 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
\98|.EG 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
^@$T>SB1 |H%,>r`9S template < typename Tp >
VO<P9g$UD class constant_t
~Efi|A/ {
C}71SlN'M const Tp t;
%O*)'ni
public :
SpMHq_MLM constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
36d6KS 7 template < typename T >
yW;]J87* const Tp & operator ()( const T & r) const
lrmz'M' {
,[u.5vC return t;
'kekJ.wJ; }
8*sP } ;
~V/?/J$ h@{CMe 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
[ak[ZXC, 下面就可以修改holder的operator=了
m, SWG[~ (wp?tMN5# template < typename T >
bKQ-PM&I/t assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
mW#p&{ {
`<?((l%;R return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
F D.L{ }
4Z/]7Ie lmx'w 同时也要修改assignment的operator()
{WuUzq` u:>*~$f
template < typename T2 >
?e hUGvV2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
(y?`|=G-xT 现在代码看起来就很一致了。
wTn" )C>M74Bt 六. 问题2:链式操作
b\+9#)Up@ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
41o~5:& 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
\Bn$b2j!% 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。
JjG>$z 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
ZRYHsl{F+ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
2w:cdAv$ _'P!>C! template < typename T >
7.B]B,] struct result_1
Cce{aY {
74a>}+" typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
[4HOWM>\ } ;
/pz(s+4= yV5AVMo 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:
L)_L#]Yy sX]ru^F3 template < typename T >
Jek)`D struct ref
@W!cC#u {
D?P1\<A~ typedef T & reference;
#zKF/H|_R } ;
-;U3$[T,J7 template < typename T >
XD|vB+j\O struct ref < T &>
lR3JyYY{X {
J,^e q@( typedef T & reference;
6n'XRfQp)& } ;
vLh,dzuo ^BQ*l5K 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
@Ke3kLQ_\X k&3'[&$I*, template < typename T >
' q{|p+ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
m>-(c=3 {
g}'(V>( return l(t) = r(t);
l}mzCIw% }
N2`u
]*"0 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。
J/ ^|Y6 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
3,{tGNl| /yL:_6c- 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
]}jY]
l _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
+X7+:QQ} _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
f*ZIBTb 9 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
<@:LONe< 最后的布局是:
\S"YLRn" Add
%-~T;_. / \
&B>YiA Divide 5
cG I^IPI / \
P7kb* _1 3
6WX+p3Kv 似乎一切都解决了?不。
@d=4C{g%o 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。
@@Vf"o+S 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。
~<w9a] 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:
}u8 D5Q<( GHo=)NTjy template < typename Right >
t /CE,DQ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
cdfvc0 Right & rt) const
KRh95B GU {
IBr|A return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
4).>b3OhX }
[vY? ! 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
x'wT%/hp 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。
3ws}E6\D 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。
J2adA9R/, 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。
kQMALS@R 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。
N5:muh
\
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?
B0}f,J\ 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:
*,d>(\&[f #35@YMF template < class Action >
6dq*ncNin class picker : public Action
QGV~Y+ {
?$LKn2C public :
b
ZEyP
W picker( const Action & act) : Action(act) {}
|lhVk\X // all the operator overloaded
4`#3p@- } ;
G\:^9!nwY~ QBiLH]qa 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。
&r
Lg/UEV- 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:
$zuemjW3p ?Em*yc@WD template < typename Right >
GP\Pk/E picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
uM<6][^` {
7J@D})si return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Ii9@ j1-g }
)pAN_e" Q1?G7g]N Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
9@."Y>1G 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。
+aWI"d--h uk~4R@=&H template < typename T > struct picker_maker
&18CCp\3)c {
__,1;= typedef picker < constant_t < T > > result;
1k}U+ } ;
HrZ\=1RB template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
@fWmz,Ngl {
UR&Uwa&. typedef picker < T > result;
c~+;P(> } ;
Z'~yUo= v8xNtUxN 下面总的结构就有了:
&S"ojbb 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。
EK6fd#J?1 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。
:}Tw+S5 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
R~],5_| 至此链式操作完美实现。
$6XCHVx N3Jfp3_b@ zp2IpYQ,3 七. 问题3
'<C I^5^ 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。
|NcfR"[c Y(4#b`k3 template < typename T1, typename T2 >
D{aN_0mT ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ex
?)FL$4 {
`_6!nkq8 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
{{?[b^ }
@,63% K~_[[)14b 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
<|s9@;(I nKJJ7 RL template < typename T1, typename T2 >
"s]c79t struct result_2
bX:ARe
O {
^< ,Np+ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
n(gw%w+\7 } ;
0vs9# <&V q=5#t~? 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
Ny>tJ~I 这个差事就留给了holder自己。
4 }l,F -VESe}c:nQ mk;l;!*T8 template < int Order >
s wdW70 class holder;
)hHkaI>eYv template <>
(N U*PQY6 class holder < 1 >
%:/_O*~)Yg {
.ya^8gM public :
hN6j5.x% template < typename T >
a(X?N.w struct result_1
p
AzPi {
?6!7fs, typedef T & result;
(L?fYSP! } ;
yFT)R hN template < typename T1, typename T2 >
kne{Tp struct result_2
X$zlR)Re {
i!jZZj-{ typedef T1 & result;
L[d7@ } ;
Y#_,Ig5. template < typename T >
)~<8j typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
.,pGW8Js {
>ln% 3= return (T & )r;
Kc*h@#`~oL }
v?)-KtX| template < typename T1, typename T2 >
)g:\N8AZK typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
;$G.?r {
M`ETH8Su= return (T1 & )r1;
nBGFa }
)DsC:cP } ;
J'O</o@e Z@=1-l template <>
wj/\!V! class holder < 2 >
(z0S5#g
,x {
o[Yxh%T public :
Da!A1|" template < typename T >
<LDVO'I0! struct result_1
gRuNC=sR {
A
e&t#,) typedef T & result;
[0D( PV(n } ;
pq6}q($Rk template < typename T1, typename T2 >
KDW%*%! struct result_2
tm~V+t!mj {
9cAb\5c| typedef T2 & result;
,
e{kC } ;
]l>)Di#*o template < typename T >
8/f,B:by typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
^o]ZDc {
KAm v7 return (T & )r;
1e*+k$-{ }
*M5=PQfb template < typename T1, typename T2 >
Y&aFAjj typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
|b{XnD_g {
pvJ@$L`' return (T2 & )r2;
tFL/zqgm }
&}S#6|[i } ;
{Q[{H'Oa ^WP`;e FFl[[(`%D 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> >。
<J@Y=#G$2 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
W6D|Rr.q 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
ow*) 1eo ci>+Zi6 return l(i, j) = r(i, j);
*
c]
:,5 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
D0tmNV@ *z`_U]tP return ( int & )i;
h8oG5|Y return ( int & )j;
$
+;`[b 最后执行i = j;
@CU3V+ 可见,参数被正确的选择了。
_niXl&C OWFLw p q7G[ q4<3 O"c1 kJqgY| 八. 中期总结
Qwb=N 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:
*D1^Se 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
mc;Z#"kf 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
-
*!R 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Tm5]M$) 9D:p~_"g }<o.VY&;. [k.|iCD &,2h=H,M xSZgQF~ 九. 简化
./LD 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
zlZ$t{[, 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
quHq?oXV, 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:
);V6YE 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
TU{^/-l +-*/&|^等
Y 9] 2. 返回引用。
~U#afGH$ =,各种复合赋值等
AzVON#rj 3. 返回固定类型。
k DS 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
>S3iP?V7 4. 原样返回。
9S@PY_ms operator,
[op!:K0 5. 返回解引用的类型。
eKNZ?!c= operator*(单目)
:}0y[qc3 6. 返回地址。
NARW3\ operator&(单目)
-! Hn,93 7. 下表访问返回类型。
W/9dT^1y4' operator[]
abkl)X>k 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
W"+*%x operator<<和operator>>
"5u*C#T2$ BpZE 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。
[ ps5; 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
#N_C|v/ cq+|fg~Yy template < typename Left >
6Y0k}+j|>E struct value_return
SuU,SE'TX {
n=l>d#}$%T template < typename T >
.ml24SeC struct result_1
%N_5p'W {
[ !/u, typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
4%1sOnl } ;
hIu;\dfwk N|5J-fR& template < typename T1, typename T2 >
H=[eO struct result_2
#z_lBg. K {
:@{(^}N8u typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
JsI`# } ;
m07=
_4 } ;
yKF"\^`@ Yo3my>N&g Cqy84!Z< 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
ms8de>A|H C-lv=FJEk/ 下面我们来剥离functor中的operator()
;75K:_ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
o<bZ. t `"zXf -qeE return l(t) op r(t)
GZ,`? return l(t1, t2) op r(t1, t2)
~wf&78 return op l(t)
ol7%$:S return op l(t1, t2)
T Z{';oU return l(t) op
0(A`Ia return l(t1, t2) op
hu0z):>y return l(t)[r(t)]
E|Mu1I]e return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
os0fwv <dl:';@a- 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:
6r{NW9y' 单目: return f(l(t), r(t));
;rZR9fR return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
OjTb2[Q 双目: return f(l(t));
|l)SX\Qf`@ return f(l(t1, t2));
_SdO}AiG 下面就是f的实现,以operator/为例
HZC^Q7]hy ~``oKiPg@ struct meta_divide
+U{8Mj {
;"46H'>! template < typename T1, typename T2 >
$Y* d ' > static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
N|-M|1w96 {
n4,b?-E>( return t1 / t2;
LdnHz# }
=]jc{Y%o } ;
K8M[xaI@ jsB%RvX 这个工作可以让宏来做:
=n.d' /ap3>xkt #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
){^o"A?-: template < typename T1, typename T2 > \
,]RMa\Q4Wg static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
))m\d * 以后可以直接用
RQhS]y@e DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
{7swE(N 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
XE8>&&X (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。。。)
T1AD(r\W5 +*&bgGhT pFb}5Q 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
j<|I@0 -P#PyZEH&I template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Ahl-EVIr< class unary_op : public Rettype
4.Luy {
-{[5P! Left l;
R5OP=Q 8 public :
r Q)?Bhf unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ZLm?8g6- nk=+6r6 template < typename T >
HZ%2WM typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Q(v*I&k {
W;%$7&+0 return FuncType::execute(l(t));
`o|Y5wQ@ }
<% #Dwo} ! Rr k template < typename T1, typename T2 >
%S*<2F9
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#o`y<1rN {
i2.g}pM.A return FuncType::execute(l(t1, t2));
u~b;m
}
]mIcK } ;
N,k PR ,',
S )B"k;dLm 同样还可以申明一个binary_op
W^dk: })#VO-J template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
TOF_m$@# class binary_op : public Rettype
4mHR+SZy {
V9KI?}q:W Left l;
5PF?Eq Right r;
0PdeK'7 public :
E3..$x-/ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
M9[52D!{ P;~`%,+S template < typename T >
?X
$#J'U; typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l$[7pM[ {
lL8pIcQW return FuncType::execute(l(t), r(t));
rK` x< }
ZVu_E.4. QjT$.pUd template < typename T1, typename T2 >
f6/<lS oW typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
BQW hTS7 {
yV"k:_O{ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
r_R(kns }
J!{"^^* } ;
GgT 5'e;N +lYo5\1= uX/K/4 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
JRgrg 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
-d-vzri DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
~,YxUn8@ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
f%,Vplb 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
%<dvdIB 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
TEJn;D<1I, 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
2uSXC*Phz 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
c/Dk*.xy< 下面是修改过的unary_op
O$eNG$7 \_vjc]? template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
a7Mn/ i. class unary_op
"FD`1 {
\p4>onGI Left l;
@ra^0 1>yh`Bp\= public :
zG\& ZU bwR$910b unary_op( const Left & l) : l(l) {}
7];AB;0" e:9s%|]T template < typename T >
^uiQZ%; struct result_1
P^3`znq{ {
$Wy(Wtrx| typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
%3%bRP } ;
o:wI{?%-3 [,bra8f[C template < typename T1, typename T2 >
;OMR5KAz struct result_2
N4HIQ\p {
6y+_ x' typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
hr@kU x } ;
$.+_f,tU kuq&8f~! template < typename T1, typename T2 >
2`'g
9R typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~:krJ[= {
/nq\*)S#& return OpClass::execute(lt(t1, t2));
aRV.;S }
&xWej2a! }AW"2<@ template < typename T >
@D[tljc^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
v:F_!Q {
*SK`&V return OpClass::execute(lt(t));
$,.XPK5Qu }
]Y3NmL 11^.oa+` } ;
H*H~~yQ MD):g@ @?2ES@G+Ji 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
)FdS;] 好啦,现在才真正完美了。
.vnQZ*6 现在在picker里面就可以这么添加了:
Te6cw+6 39qIoaHT template < typename Right >
;;|o+4Ob; picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
$ucDzf=o {
PyoIhe&ep return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
H/2dVUU }
| LXVf 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
]?7q%7-e.a h/oC9?v rD;R9b"J n\i~H pi|=3W 十. bind
S[;d\Z]~ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
F$j?} 先来分析一下一段例子
G"F)t(iX ^'ws/( h-<Qj,L{W int foo( int x, int y) { return x - y;}
"h5.^5E6 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
/jl/SV+ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
MBqw{cy 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。
Xaw ~Hh) 我们来写个简单的。
GU|(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:
H?_wsh4J 对于函数对象类的版本:
oLS/ [gDl<6a#4 template < typename Func >
t-i\gq^ struct functor_trait
gX|We}H {
NmA6L+ typedef typename Func::result_type result_type;
|{ @BH } ;
z*)kK 对于无参数函数的版本:
N(l $DlO<
template < typename Ret >
Q_)$Ha{>H, struct functor_trait < Ret ( * )() >
r>ag(^J\ {
=[:pm) typedef Ret result_type;
iv
~<me0F } ;
:Vy*MPS5 对于单参数函数的版本:
m%cwhH_B FL{$9o\@ template < typename Ret, typename V1 >
?J@P0(M# struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
7Ucq(,\./ {
&Nw[J5-"k typedef Ret result_type;
+O)Y7k{?C5 } ;
?="?)t[ 对于双参数函数的版本:
ZY|$[>X! 4(dgunP template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
mpNS}n6 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
? _7iL? {
&;naaV_2T typedef Ret result_type;
TT oW>RP# } ;
%i.Prckrb 等等。。。
fZp3g%u 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
|s,y/svp K: |-s4= template < typename Func >
h])oo:u'/Q struct func_return
{TZV^gT4 {
DB+oCE<.# template < typename T >
bao"iv~z struct result_1
FeNNzV= {
qfX26<q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
"QvTn= } ;
N F,<^ u CiV^bYi template < typename T1, typename T2 >
^ib
=fLu struct result_2
mqtYny' {
iS< ^MD typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
F1t+D)KA> } ;
)O2IEwPd. } ;
#||D,[ _=+ Jflm-Hhsf J|w%n5Y 最后一个单参数binder就很容易写出来了
8O_yZ
~Z4 Us.k, template < typename Func, typename aPicker >
[$c"}=g[+ class binder_1
&`,Y/Cbw {
@*E=O | Func fn;
Sf*gAwnW aPicker pk;
Q
ZC\%X8j public :
(^"2"[?a (((|vI3 < template < typename T >
]_j={0% struct result_1
DkSs^ym {
?r{hrAx typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
1ASoH,D/ } ;
I_ AFHrj gT(8.<h8 template < typename T1, typename T2 >
"|Kag|(qB struct result_2
gquvVj1oT {
pfs]pDjS: typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
6a<zZO`Z6+ } ;
}>EWFE` l&*=
.Zc7! binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
#q>\6} ) Omi/sKFMi template < typename T >
5,4m_fBoW typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
H@u5& {
?\)h2oi!F5 return fn(pk(t));
@t;726 }
&F:.OVzX template < typename T1, typename T2 >
D &@Iuo typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*<[zG7+&[ {
, 6Jw return fn(pk(t1, t2));
m\XG7uo~ }
"LSzF_mK } ;
&po!X ) ef)zf+o
M%Ksyr9 一目了然不是么?
D1$ER> 最后实现bind
0OQ*V~>f |fIyq}{7 Ni%@bU $ template < typename Func, typename aPicker >
}dHdy{$ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
\*Yr&Lm {
N!MDD?0 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
1/~=61msc }
c&x1aF "B 74a@/'WbE 2个以上参数的bind可以同理实现。
oam;hmw 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。
o(H.1ESk
Vh>cV 十一. phoenix
rlA/eQrS Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
UG=]8YY!
|2%|= for_each(v.begin(), v.end(),
<5,|h3]-# (
]31=8+D do_
u>G9r#~`k [
9zS cout << _1 << " , "
x(xi%?G ]
`R>z{-@= .while_( -- _1),
KQvSeH>r cout << var( " \n " )
~**x_ v )
jd,i=P% );
~%C F3?e6 [0hahR 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:
Lr5{c5M 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
<,rOsE6 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
,lStT+A 那么我们就照着这个思路来实现吧:
,i??}Wm5G .}v" `>x T1*.3_wtP template < typename Cond, typename Actor >
k].swvIi class do_while
D7T|K :F) {
E>f{j:M Cond cd;
l)dE7$H Actor act;
$B_%MfI public :
gua7<z6=eh template < typename T >
HZZZ [km struct result_1
qT !lq {
l_yF;5|?z typedef int result_type;
gBi3^GxjM? } ;
9Li*L&B) =>B"j`oR do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
w$AR Eu:/U*j template < typename T >
-4sKB>b typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ux)*B}/xh {
M?UUT8, do
'j<u0'K@ {
]X77?Zz9 act(t);
N0-J=2 }
N0Y4m_dm* while (cd(t));
y.J>}[\&x return 0 ;
}8#Ed;%K }
K%+4M#jj5 } ;
Mmu#hb|W 8cG`We8l& ]W14'Z 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
~F@n `!c 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。
.pQ5lK(R 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。
cS7\,/4S 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。
kj[boxN 下面就是产生这个functor的类:
)J> dGIb 1 =C12 2/folTR7 template < typename Actor >
U|x Hy+N class do_while_actor
D|*w6p("z {
VOM@x% 6#c Actor act;
MiIxj%,( public :
2Kz$y
JTp do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
!ess.U&m' f"P866@oWn template < typename Cond >
q%e'WM G~n picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
H~nX!sO } ;
uJ
-$i 9N'fU),I T+&fUhSy 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
W/xPVmnV 最后,是那个do_
S-q"'5> t#|R"Q# CvE^t#Bok class do_while_invoker
*c[w9(fU {
R$hIgw+p[ public :
~M{/cv template < typename Actor >
Lr"cO|F do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Ht(TYq {
)Bn
}|6` return do_while_actor < Actor > (act);
k}H7bZug }
aH?Ygzw } do_;
bUm%#a `|?<KF164 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
U(y8nI] 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
8+}rm6Y+ 最后来说说怎么处理break和continue
qX5>[qf- 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。
cMZy~> 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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