一. 什么是Lambda
'YR5i^:t 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
SNU
bY6 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,
=|!~0O Cv~hU%1T cA%U PbPP1G') class filler
4sj%: {
M([H\^\: public :
Qyjuzfmz void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
z=p } ;
Tqa4~|6 ]'h)7 `fkrik 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:
v,+l xY b(q&}60 B%@!\D# erP>P for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
iFCH$! 3K!0 4\ ++!E9GU{ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
_~nex,;r i 9tJHeSm Zax]i,Bx g$"eI/o 二. 战前分析
?+O|mX}`- 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。
CDYx/yO 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
gwaC?tf[ _*$B|%k +Jka :]MW! for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\ui^
d /* --------------------------------------------- */
m90R8 V vector < int *> vp( 10 );
8Qz7uPq transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
c;rp@_ULG? /* --------------------------------------------- */
OEE{JVeI sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
x\hn;i< /* --------------------------------------------- */
0^&R7Rv c int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
/Tf*d>Yh; /* --------------------------------------------- */
~R@m!'Ik for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
n{Qh8" /* --------------------------------------------- */
wwcwYPeg for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
i5<Va@ru!s v~2XGm c^Gwri4 31sgf5 s 看了之后,我们可以思考一些问题:
3:8nwt 1._1, _2是什么?
Fl+tbF 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
a H|OA\< 2._1 = 1是在做什么?
txfwLqx 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
Q xF8=p Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
@oqi@&L'C Xf_tj:eO~ 0"<;You 三. 动工
;Q>3N( 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
<,X+`m& T3t~=b>&L S7NnC4)=-f V0'p1J tD template < typename T >
H=o-ScA class assignment
KYRm
Ui# {
&iND&>? T value;
0o=6A<#x public :
}M9DqZ;I assignment( const T & v) : value(v) {}
:YJ7J4 template < typename T2 >
%AEK[W+0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
'q};L 6 } ;
t1:S!@ zsMw5C jRdhLs,M9 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
ngkeJ)M0$ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
;+ Co!L SCh7O} yrE,,N%I V:(w\'wm class holder
'e<HP Ni) {
L=$?q/=- public :
8MeO U template < typename T >
L VU)W^ assignment < T > operator = ( const T & t) const
PQ&Q71 {
pRiH,:\ return assignment < T > (t);
zhA',p@K?_ }
tJh3$K\ } ;
iFwyh`Bcg +Jo 3rX'` |>IUtUg\ 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:
'?`@7Eol Gdf1+mi static holder _1;
\C+*loLs Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
[V2omSZo 0279g for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
HeT6Dv 而不用手动写一个函数对象。
yBPt%EF %0+h #Cg}!38 wuBlFUSg 四. 问题分析
?ae[dif 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。
daA47`+d 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。
B@"SOX 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
TbKP8zw{ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
JVUZ}#O 下面我们可以对这几个问题进行分析。
l50|`
6t _C< 6349w 五. 问题1:一致性
IFd )OZ5 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?|
!fQJL
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
PwFQ #Z ;NiArcAS! struct holder
)(:+q(m {
3d,-3U //
05l0B5'p template < typename T >
[K/O5_ T & operator ()( const T & r) const
E3~,+68U {
[+g( return (T & )r;
ZdE>C }
<ICZ"F`S } ;
|eH wp 2Ueq6IuQ 这样的话assignment也必须相应改动:
d] b~)!VW ^lHb&\X template < typename Left, typename Right >
Q!4i_)rM class assignment
p{iG{ {
{l&Ltruhz Left l;
:V&N\>Wo Right r;
Zi 2o public :
5x*5|8 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Q0pC4WJ` template < typename T2 >
]]el| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
0lX)Cl } ;
%v5)s(Yu L8K0^~Mk 同时,holder的operator=也需要改动:
>Y7r\ H7{Q@D8 template < typename T >
Ze-MAt assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
^y:FjQC: {
+68+PhHF return assignment < holder, T > ( * this , t);
7m@
)Lv }
q>^hoW2$C 1*Sr5N[= 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。
`@h:_d 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
(7IqY1W c]6V"Bo}A return l(rhs) = r;
7SBM^r} 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。
Nc{]zWL9 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
HbNYP/MN3 Y.q>EUSH template < typename Tp >
i\(\MzW*' class constant_t
vT?Q^PTO {
CV s8s const Tp t;
/@Ez" ?V2 public :
#:$O=@@?M constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
yc*<:(p template < typename T >
|</"N-#S const Tp & operator ()( const T & r) const
CE{z-_{^ {
Q4X7Iu: return t;
g]za"U|g }
9ftN8Svw } ;
\ZS\i4 CoJ55TAW 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
QjLji+L 下面就可以修改holder的operator=了
4GVNw!V -PM)EGSk{ template < typename T >
]pWP?Ws assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
eK9TAW {
)!cI|tovs return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Yb}w;F8( }
Gfv(w=rr? `K w7" 同时也要修改assignment的operator()
`|]e6Pb .!i0_Rv5x template < typename T2 >
M`~!u/D7 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
@44P4?; 现在代码看起来就很一致了。
_Fizgs &s:=qQa1 六. 问题2:链式操作
=O,JAR"ug 现在让我们来看看如何处理链式操作。
W}h|K:-S 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
!h>D;k6 e 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
0qv$:w)g+v 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。
J='W+=N 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
]ZTcOf u?kD)5Nk template < typename T >
Noh?^@T`Ov struct result_1
&3Tx@XhO {
J3G7zu8 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
|) Pi6Y } ;
o 7G> y#Y [?KJ9~+0 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:
oEu>}JD Zn&k[?;Al template < typename T >
bD<qNqX$ struct ref
PKA }zZ {
u g\w\b typedef T & reference;
F}U5d^!2 } ;
/s
c.C template < typename T >
cXN _*% struct ref < T &>
-#?<05/C> {
Z)&D`RCf typedef T & reference;
?z/Vgk+9| } ;
,+._;[k ni6r{eSQ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
\cQ .|S g{>^`JtP template < typename T >
gLQ #4H
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Ftv8@l {
+;q.Y? return l(t) = r(t);
5|w&dM }
Bux'hc 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。
*
OsU Y=; 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
E=u/tpj
7zDiHac 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
f:xWu- _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
?_q+&)4-o _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
w#(RW7":F +5 调用divide的对象返回一个add对象。
<L2emL_' 最后的布局是:
z^W$%G Add
!e3YnlE / \
a<m-V&4x Divide 5
lKKERO5+ / \
[VSU"AJY _1 3
~rv})4h 似乎一切都解决了?不。
7Kf}O6nE 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
&~-~5B|3" 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
Q$ZHv_VLx 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:
rt4Z; q\$6F)ha3 template < typename Right >
wJG$c-(\0 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
,EEPh>cXc Right & rt) const
x&=9P e( {
N.j
"S'(i return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
2 x4= }
Tby,J
B^U 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
D>sYPrf 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。
$Ui&D
I 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。
ohQAA h 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。
l@~LV}BI 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。
{CUk1+ 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?
Xl%0/o 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:
GsV4ZZ Z1,gtl ? template < class Action >
>SCGK_Cr2 class picker : public Action
HJhH-\{@ {
c-CYdi@ public :
sR_xe}- picker( const Action & act) : Action(act) {}
uS5o?fg\e // all the operator overloaded
3071:W } ;
smU4jh9S
RiFw?Q+ 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。
]tt} # 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:
&%F@O<: Y=B3q8l5 template < typename Right >
O`W%Tr picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
H\G{3.T.9 {
uV]ULm#,i return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Yx)o:#2 }
$3P`DJo >Da~Q WW| Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
]/dVRkZeAE 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。
XZph%j0o 8^yJqAXK template < typename T > struct picker_maker
$Ua56Y {
e~\QE0Oe : typedef picker < constant_t < T > > result;
F@vbSFv)/ } ;
$H2GbZ-I template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
eaZQ2 {
ps1@d[n typedef picker < T > result;
_p}xZD\?, } ;
')#,X^
bXdY\&fE 下面总的结构就有了:
*HlDS22 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。
Fb_S&! 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。
A"l{?;~ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
R}{GwbF_\ 至此链式操作完美实现。
$@uU@fLB ^eh/HnJs v5$s#f< 七. 问题3
TSto9$}* 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
Z9
w:&oa@ a G27%(@ template < typename T1, typename T2 >
V2 `>
]/| ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
R]L2(' B {
=_-C%<4 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
ycpE=fso' }
G$=-,6kZO @$U e$ 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:
vrIV%l= kC$I2[ t! template < typename T1, typename T2 >
(B#(Z= struct result_2
km 5E)_] {
u{C)qb5Pu typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
1f//wk| } ;
4rp6 C/i !nw[ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
-!dQ)UEP 这个差事就留给了holder自己。
d"&3Q_2CD ^gg!Me X47!E
|* template < int Order >
(!</%^ZI class holder;
3M
N template <>
DY3:#X`4 class holder < 1 >
04JT@s"o {
>oY^Gx public :
0XIxwc0Iw template < typename T >
W~dE struct result_1
O
E|+R4M {
=K'L|QKF typedef T & result;
Z_itu73I } ;
ScJu_Af template < typename T1, typename T2 >
z,+m[x=/N struct result_2
+by| {
h48 bb.p2 typedef T1 & result;
a4by^ } ;
^5x4 q template < typename T >
zoXuFg typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
sU%"azc {
'j#a%j@{ return (T & )r;
-$R5 }
^[TOZXL`: template < typename T1, typename T2 >
vKkf2 7 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
eT\p-4b {
uI9lK return (T1 & )r1;
p
JX, n }
7'UWRRsxUF } ;
9|a)sb7/ *1v_6<;2i< template <>
Tw}z7U" class holder < 2 >
(WMLNv {
+/_!P;I public :
h@Dw'w template < typename T >
n|Ma&qs struct result_1
b,vL8* {
I ,9~*^$ typedef T & result;
VY{,x;O` } ;
4ioNA/E template < typename T1, typename T2 >
,s81rJ- struct result_2
w6v1 q:20 {
`#<eA*^g5 typedef T2 & result;
gyg|Tno } ;
qKx59 template < typename T >
W7]mfy^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
x"!#_0TT} {
`7$Oh{67 return (T & )r;
b@F_7P% }
]Y$&78u8t template < typename T1, typename T2 >
rZ 6@b typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
r3?5'S` {
>:fJhF@ return (T2 & )r2;
`F@f?*s: }
G dL4|xv } ;
$q.p$JQ: "SDsISWd Z#[>N,P 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> >。
8Q)y%7{6 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
#C'o'%!( 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
e4 ?<GT r)(i{:@r` return l(i, j) = r(i, j);
(
/
G)"] 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
8UlB~fVg R|6RI} return ( int & )i;
*%z<P~} return ( int & )j;
b^@`uDb6 最后执行i = j;
!~Ax 可见,参数被正确的选择了。
0 %C!`7 %y! GR_p1 C\ oR4fK
td \>w@=bq26 八. 中期总结
z[_R"+ 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:
Y!Usce 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
%kaTQ"PB 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
3T Yo 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
<x.]OZgO $#g#[/ w;z@py 0W!VV=j<} c4FOfH| '|h./.K 九. 简化
6C@0[Q\ER 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
+5N^TnBtBL 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
v3iDh8.__ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
kG_&-b 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
)< X=z +-*/&|^等
9RbGa
Y& 2. 返回引用。
7 UB8N vo =,各种复合赋值等
mmh nw(/ 3. 返回固定类型。
*m `KU+o-u 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
,.1&Ff)S 4. 原样返回。
LRfFn^FPM operator,
)x9nED{ 5. 返回解引用的类型。
'_Hb}'sFI operator*(单目)
?eYchVq 6. 返回地址。
Q_UCF'f;} operator&(单目)
+dPE!: 7. 下表访问返回类型。
3P=Eb!qtdD operator[]
=1uj1.h 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
XACEt~y operator<<和operator>>
g&5pfrC [ AVdd?Ew OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
3P<Zzt%e T 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
3XYIb Xnk J$e Z Lj template < typename Left >
v/4X[6( struct value_return
;]8p:ME {
} SWA|x template < typename T >
~Krg8s!F& struct result_1
9\W5 {
[1[[$ Dr typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
!W6 } ;
RvgAI`T7$ ttJ:[ R' template < typename T1, typename T2 >
gE]a*TOZk struct result_2
#L)4| {
B'[3kJ ' typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
?\/dfK:! } ;
[W7\c;Do } ;
!x!L&p rg]A_(3Bb ^ZViQ$a"h; 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
XDv7#Tv_wv cJp1 <R 下面我们来剥离functor中的operator()
UmHJ/DI@ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
q;He:vX <:_]Yl return l(t) op r(t)
bI6V &Dd return l(t1, t2) op r(t1, t2)
|^&2zyUj/ return op l(t)
SBB
bniK- return op l(t1, t2)
B?zS_Ue return l(t) op
5eZg+ O return l(t1, t2) op
Z+pvdu return l(t)[r(t)]
t$kf'An}/ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
D;;o =;-ju@d 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:
<45dy5!Tz 单目: return f(l(t), r(t));
<`VJU2 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
d)J] Y=j 双目: return f(l(t));
sMe~C>RD return f(l(t1, t2));
"8Wc\YDh 下面就是f的实现,以operator/为例
_ZE$\5>- 0kr& c;~ struct meta_divide
sp]y! zb"5 {
0 6v5/Xf template < typename T1, typename T2 >
n<(5B|~y static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
,EJ [I^ {
6W#F Ss~ return t1 / t2;
#(wzl }
)-Sl/G } ;
wP *a>a ~}9H<K3V 这个工作可以让宏来做:
l\l]9Z6% #mFAl|O #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
j*lWi0Z- template < typename T1, typename T2 > \
ofhZ@3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
L\'qAfR Z 以后可以直接用
w5JC 2 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
)k<~}wvQ0 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
{*P7) (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
YyBq+6nq5 f#-T%jqnK .`8,$"`4) 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
2o7C2)YT$ HC, 0"W template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
lkJ#$Ik& class unary_op : public Rettype
rVW'KN {
Am^O{`r41 Left l;
s 17gi,"X public :
_=$!T;}lE unary_op( const Left & l) : l(l) {}
xB]v RloPP template < typename T >
;,hoX6D$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&WV 9%fI {
'cc4Y~0s return FuncType::execute(l(t));
?'_7#0R_0 }
_BA_lkN+D "TNUw&ih template < typename T1, typename T2 >
o5A_j?t typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2gI_*fG1 {
DG
FvRB return FuncType::execute(l(t1, t2));
rKO*A7vE }
8$olP:d } ;
~ab_+% ="eum7 M!i5StGC 同样还可以申明一个binary_op
b-/x $
T_EsnN template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
h\ek2K class binary_op : public Rettype
;5_S {
0'oT {iN Left l;
\r9%;?f Right r;
b:&$x (| public :
.T
X& X binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
#a l^Uqd !/Ps}.)A` template < typename T >
F<WX\q typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
i(kK!7W35 {
p~co!d.q/} return FuncType::execute(l(t), r(t));
xT8"+} }
rq?x]`u
.ai9PsZ?V template < typename T1, typename T2 >
Mdh"G @$n typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]vFmY {
B+sqEj- return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
.AW*7Pp`f }
Z.(x|Q9 } ;
O{R5<"g kl9z;(6p DNe^_v)]| 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
cyE2= 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
xxn&{\
? DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
YTh4&wm 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。
#4u; `j"4= 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
yBiwYk6 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。。。
d(Ou\7 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
".ZiR7Z:$Y 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)
F#wa)XH 下面是修改过的unary_op
'b,D;'v Shd,{Z)-Tg template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
<`q o*__1 class unary_op
9U*vnLB {
M(jH"u&f Left l;
t_Wn<)XA WG{/I/bJ_ public :
G9q0E| -9"Ls?Cu unary_op( const Left & l) : l(l) {}
n9Yk;D2 I,;)pWX=@ template < typename T >
LsV"h< struct result_1
')V5hKb^ {
w%\;|y4+ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
=x}/q4}L } ;
tPHiz% 8=9sIK2 template < typename T1, typename T2 >
)^+$5OR\c struct result_2
y;jyfc$
` {
\tqAv'jA| typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
BoqW;SG$9 } ;
H5{J2M,f oH0\6:S template < typename T1, typename T2 >
~^*tIIOX typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zZHsS$/ {
;}qCIyuO] return OpClass::execute(lt(t1, t2));
G#Ow>NJ }
yw0uF (I5ra_FVs template < typename T >
#p>PNW- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(XH)1 -Z! {
.y!Hw{cq return OpClass::execute(lt(t));
6>Y}2fT}o3 }
=`U[{3A_
lzuZv$K } ;
"$&F]0 S}/CzQ N_0O"" d 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
')+EW"
e 好啦,现在才真正完美了。
lI 8"o>-~ 现在在picker里面就可以这么添加了:
~gc)Ww0(Q QQ9Q[c template < typename Right >
r4s R5p]| picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
V4H+m,R {
b/EvcN8 } return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
f2=s{0SX0 }
WA/\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。
N?XN$hwdZ n7G$gLX N%a[Y
-1R~3j1_ ~"N]%Cu 十. bind
ZttL*KK 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。
9(_/jU4mc 先来分析一下一段例子
]~P? b}
*cw2 'e)t+ int foo( int x, int y) { return x - y;}
?9mY #_Of bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
$I9zJ"* bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
NXx}KF c 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
vcmS]$} 我们来写个简单的。
]k8XLgJ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
r\]WDX!` 对于函数对象类的版本:
BK{8\/dg P7o6B,9 template < typename Func >
TuU.yvkU struct functor_trait
s|%</fMt9 {
Dt ?Fs typedef typename Func::result_type result_type;
qfu;X-$4 } ;
o8,K1ic5# 对于无参数函数的版本:
c2C8}XJ|O )Mok$ template < typename Ret >
iT%UfN/q=I struct functor_trait < Ret ( * )() >
^vPa{+N {
-[F^~Gv|; typedef Ret result_type;
&jJgAZ! } ;
Oe27 3Y^e 对于单参数函数的版本:
NF.SGga ^Ni)gm{?k template < typename Ret, typename V1 >
Gc'HF"w struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
ji2#O. {
[B4?Z-K% typedef Ret result_type;
I/tzo(r } ;
!xvPG 对于双参数函数的版本:
exhF5,AW|K DW-LkgfA template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
84{<]y struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
\!PC:+uJ {
Wp'\NFe8 typedef Ret result_type;
uC3$iY:_e } ;
xv2;h4{< 等等。。。
:J"e{|g', 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
BZj[C=#x QV't+)uUVo template < typename Func >
gk&?h7P"< struct func_return
\yxr@z1_b {
YZk& 'w template < typename T >
eAqQ~)8^ struct result_1
ka'MF;!rc {
Rl(b tr1w typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%*uqtw8 } ;
]}B&-Yp V_~wWuZ- template < typename T1, typename T2 >
wOsr#t7 struct result_2
o{
(v {
|QY+vO7fxj typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
(=X16}n:> } ;
F^\v`l, } ;
yT>T
Vq/e n`hSn41A F-X>|oK>z 最后一个单参数binder就很容易写出来了
7#&sG
)uaB^L1 template < typename Func, typename aPicker >
pQ>V]M class binder_1
X6;aF;"5 {
] *Hz' Func fn;
C]`Y PM5 aPicker pk;
g(`6cY[} public :
u+V;r)J{ .UDZW* template < typename T >
MVCCh+,GI struct result_1
x4.
#_o& {
9O)>>1}*S typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Uag1vW,c } ;
J@5 OZFMZ AE$)RhY` template < typename T1, typename T2 >
jlB3BwG{w struct result_2
F,W(H@ ~x {
{Xp.}c typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
p-}:7CXP } ;
N+tS:$V RS1oPY
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
3_-# 9+/|sU\.% template < typename T >
U".-C`4v typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w5;EnI {
ooAZ,l=8 return fn(pk(t));
UvI!e4_ }
3l^pY18H' template < typename T1, typename T2 >
w7C=R8^ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C+k>Ajr {
Bb o* return fn(pk(t1, t2));
N3?d?+A$ }
. FruI#99 } ;
0jmlsC> IF}r%%'Y$ XVfQscZe 一目了然不是么?
l\5NuCgRY 最后实现bind
&td#m"wI n&fV3[m`2 Xx^c?6YM template < typename Func, typename aPicker >
+R_U picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
4Y2>w {
87Kx7CKF" return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
GyCpGP|AZ }
,Tx8^|b#F 9Dl \S F[ 2个以上参数的bind可以同理实现。
GZ={G2@=I 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。
6PH*]#PfoD nAzr!$qbNv 十一. phoenix
X]!@xlwF\ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
`+uXL9mo |`nVr>QF& for_each(v.begin(), v.end(),
q~3&f (
/p>[$`Aq
do_
^wlep1D
[
1<83MO; cout << _1 << " , "
F\I^d]#,[ ]
!xI![N^ .while_( -- _1),
3Z0\I\E cout << var( " \n " )
)N<!3yOz )
?<;<#JN );
hs4r5[ }>w4! 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:
^Ram8fW 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
YO,ldsSz|r operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
NS q=_8 那么我们就照着这个思路来实现吧:
A=K1T]o 3[0:,^a 0=B5
=qyw template < typename Cond, typename Actor >
Fn,|J[sC class do_while
5*$Zfuf {
BXY'%8q _a Cond cd;
bed+Ur& Actor act;
YC'~8\x3z public :
qE}YVKV* template < typename T >
%a `dOEO struct result_1
"puz-W'n {
4(82dmKO typedef int result_type;
w C"%b#(} } ;
}^7V^W / 5Loj&!= do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
5ov%(QI G.8b\E~ template < typename T >
sLIP|i typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L:-lqag! {
Vm.@qO*= do
?C35 {
T"U t). act(t);
'Aj>+H<B }
MVZ>:G9: while (cd(t));
+ctv]'P_ return 0 ;
<>s\tJ }
Q%^bA,$&D } ;
.Er/t"Qs; ,~(}lvqVH u7WM6X 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
gH3kX<e 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。
6/ipdi[
_ 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。
yan[{h]EZ 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。
qbq<O %g= 下面就是产生这个functor的类:
8pMZ~W; vq:OH
H y<%.wM]-J template < typename Actor >
emY5xZ@N class do_while_actor
|\n)<r_ {
%%+mWz a Actor act;
[Zt#
c C+ public :
),;D;LI{S do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
(Q@+v<
(o*e<y,}W template < typename Cond >
jV4hxuc$ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Ud>`@2 } ;
~a'nHy1 jo,6Aog|u ?@_v,,| 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
pZu?V"R 最后,是那个do_
{*sGhGwr MO[c0n% et@">D%;] class do_while_invoker
5RW@_%C {
,(6)ghr public :
y^9bfMA template < typename Actor >
:eSc; do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
uH$oGY {
K-Re"zsz return do_while_actor < Actor > (act);
F@g17 aa }
Cm^Ylp } do_;
g&Z"_7L~ bdCykG- 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
:
-E, 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
iA]DE`S 最后来说说怎么处理break和continue
5;}2[3}[ 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。
Hyf"iYv+ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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