一. 什么是Lambda
}A+ncabm 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
p:TE## 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,
.hu7JM+ "5L?RkFi\ ;&n iZKoe '5Yzo^R; class filler
f*<Vq:N=\ {
F{;#\Ob public :
(BPO*' void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
NuPlrCy; } ;
n<bU' n AwXzI;F^ jan}}7Dly 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:
41Z@_J|& *ma
w`1 _Iminet iMJt8sd for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
l99Lxgx= >zqaV@T j&,Gv@ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
{N>ju {=3A@/vM zwZvKV/g <zR{'7L/ 二. 战前分析
OA*O = 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。
cFw-JM< 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
SFRP
?s Bkd$'7UT w")
G:K for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
)-_^vB /* --------------------------------------------- */
~;3#MAG vector < int *> vp( 10 );
+Ps.HW#NY transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
WI4<2u; /* --------------------------------------------- */
g%l ,a3" sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
'o6}g p) /* --------------------------------------------- */
",3v%$> int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
6w7; /* --------------------------------------------- */
5PO_qr=Hx for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
QZ l#^-on /* --------------------------------------------- */
tO{{ci$-T for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
!h4T3sO 'KA$^ -$W1wb9z jcJ 4? 看了之后,我们可以思考一些问题:
U@NCN2I 1._1, _2是什么?
n!4\w>h 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
yf9"Rc~+ 2._1 = 1是在做什么?
^T!Zz"/: 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
,_u7@Ix Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
,)Q-o2(C P !i_?M ;Y\LsmZ;F 三. 动工
"G
[Nb:,CR 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
@w8}]S w2.]
3QAZ .qSDe+A llP
V{ template < typename T >
_K9`o^g%PJ class assignment
/IWAU)A0 {
YK6LJv} T value;
-}%J3j|R: public :
J)YlG* assignment( const T & v) : value(v) {}
OW@%H;b template < typename T2 >
Jz`jN~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
BDI@h%tJb: } ;
Q4m>
3I 4j=3'Z| UE'=9{o` 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
A,.X 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
m"9f( t|i NSy3 OP1`!P y ^$: w class holder
qR'FbI {
!b+4[xky public :
p75 o1RU template < typename T >
LZn'+{\` assignment < T > operator = ( const T & t) const
\:4*h {
^[7Mp return assignment < T > (t);
+a!3*G@N+ }
H ni^S } ;
ML_VD*t9 2&V>pE fB3Jp~$ 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:
pq{`WgA^ f\hMTebma$ static holder _1;
]?4;Lw Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
ie6c/5 %*gf_GeM for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
J=^IS\m 而不用手动写一个函数对象。
"tCTkog3] `MVqd16Y PT2;%=f L(TM&
ps\- 四. 问题分析
T#Z&* 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。
@GN2v,WA? 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。
0SL{J*S4[# 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
PyQ.B*JJ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
S[F06.(1 下面我们可以对这几个问题进行分析。
/Sj~lHh +]%S}<R 五. 问题1:一致性
T'5{p 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?|
j9NF| 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
b)I-do+ 5*$yY-A struct holder
Cq2Wpu-u {
k4ti#3W5eG //
,s~l; Gkj template < typename T >
5?-HQoT)G T & operator ()( const T & r) const
"io O_ {
wD9K\%jIr! return (T & )r;
N_c44[z1 }
7'IIB1v.\ } ;
Q~U\f$N ,R[$S"]!SH 这样的话assignment也必须相应改动:
UGPDwgq\v Vu5?;|^: template < typename Left, typename Right >
BD
C DQ class assignment
E@SFK=` {
P1mg;!tq Left l;
>1sa*Wf Right r;
jo:Z public :
%l7[eZ{Y assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
tY"eoPme template < typename T2 >
V9oBSP'kt T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
?),b902C } ;
dVb6u OMLU ;,4 同时,holder的operator=也需要改动:
^>IP"k F H3rA
?F#+* template < typename T >
=p@`bx assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
XZ%,h {
cdMSC7l! return assignment < holder, T > ( * this , t);
hObL=^F }
&42]#B"* Ooz,?wU6 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
.==D?#bn 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
*k LFs|U /L^g. ~ return l(rhs) = r;
b&rBWp0# 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
G WIsT\J 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
;b {#$#`= ]pR?/3 template < typename Tp >
rwq class constant_t
eS8(HI6{^ {
59Pc:Gg; const Tp t;
c<$<n public :
*igmi9A constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
T3{O+aRt template < typename T >
TWRP|i!i const Tp & operator ()( const T & r) const
z0 9Gp}^; {
oV%:XuywT return t;
VExhN'; }
B"GC|}N)v } ;
;"MChk +dCDk* /m 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
G8M~}I/) 下面就可以修改holder的operator=了
3:WqUb\QK uuY^Q;^I* template < typename T >
=<n ]T; assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
V+`kB3GV {
gRY#pRT6d return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
b9j}QK }
'##?PQ*u tRoSq;VrS 同时也要修改assignment的operator()
At.&$ t mo| D template < typename T2 >
2)=whnFS T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
eGEwXza 4 现在代码看起来就很一致了。
JqzoF}WH rRe5Q 六. 问题2:链式操作
f-F=!^. 现在让我们来看看如何处理链式操作。
+VUkV-kP 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。
{lds?AuK 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。
2w.FC 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。
,XT,t[w 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
,%9XG077 Vh\_Ko\V5 template < typename T >
ew1L+ struct result_1
e/D{^*~S {
<,~OcJG( typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
x/s:/YN' } ;
|
1B0 #*.!J zOg 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:
^OY$
W &hWELZe0vv template < typename T >
b-&rMML struct ref
(ks>F=vk* {
I*-\u typedef T & reference;
8&@=Anc&q } ;
[5P-K{Ko template < typename T >
hY4# 4A`I struct ref < T &>
wC{sP"D {
H:(B^uH typedef T & reference;
M1Q&)am } ;
(@^9oN~} 45JL{YRN 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
+p\E%<uQ ;?Pz0,{h template < typename T >
1n`[D&?q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
-m`|S q {
Km5_P## return l(t) = r(t);
Gld~GyB\k }
H9T~7e+ 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。
#ZZe*B!s_ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
'Dfs&sm p\[!=ZXFr\ 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
5HbHJ.|r _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
3/RwCtc _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
;#Po}8Y= +5 调用divide的对象返回一个add对象。
?T/4
= 最后的布局是:
WM+8<|)n Add
s\d3u`G / \
/O[6PG Divide 5
&kb~N- / \
gvc@q`_] _1 3
$oW=N 似乎一切都解决了?不。
*B&P[n 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。
'dj3y/
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。
J`5VE$2M OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
(U'n1s/X ]O|>nTa template < typename Right >
0/QDfA? assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
oRbWqN`F. Right & rt) const
g]f<k2 {
29:2Xu i return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
sPK ]:iC }
|Y"XxM9 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
RC7F/|w.z XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
Xq1#rK( 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
|)7K(R)(= 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
!>Nlp,r&~ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
j}Tv/O,f 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
@*hv|zjs 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
j)@W1I]2# Ny"9!3V template < class Action >
l4RqQ+[KA; class picker : public Action
~?NCmU=3 {
8ve-g\C8 H public :
/o4_rzR? picker( const Action & act) : Action(act) {}
UA.Tp [u // all the operator overloaded
0Px Hf* } ;
JlSqTfA ]{tWfv|Xg8 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
:Ou~?q%X 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
6@|!m ' >.SO2w template < typename Right >
T]0K4dp+ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
/[6wm1?! {
M.H!dZ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
S:!5|o| }
u/W{JPlL R V#w0 r Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Z*Ffdh>*:& 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
:+YHj)mN TD\TVK3P template < typename T > struct picker_maker
-,
+o*BP {
Yh]a4l0 typedef picker < constant_t < T > > result;
Dml?.-Uv< } ;
9?Bh8%$ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
hEjvtfM9\- {
\WE/#To typedef picker < T > result;
0faf4LzU! } ;
VsA_x $idToOkw 下面总的结构就有了:
]Z[3 \~? functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
zDYJe_m ~ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
=F[M>o picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
!wAnsK 至此链式操作完美实现。
azmeJpC ydD:6bBX ]9@4P$I 七. 问题3
B)/&xQu 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。
EW]DzL3 >0kL9_9{ template < typename T1, typename T2 >
0of:tZU ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
G,A?yM'Vw {
tLJ 7tnB return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
M]V
j }
@{V`g8P> {X,-T& 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:
Rq15AR |%4nU#GoB template < typename T1, typename T2 >
h(2{+Y+ struct result_2
TFbc@rfB {
n}NUe`E_h typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
a\-5tYo`u } ;
PM*lnd#J R?:K\ 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?
h9Sf 这个差事就留给了holder自己。
+4t
\j<T xD7Y"%Pbx eI2041z template < int Order >
P3bRv^ class holder;
"j%Gr:a template <>
Y+S<?8pA class holder < 1 >
|x.[*'X@ {
J{Ij public :
mC]Krnx template < typename T >
lN.&46
e struct result_1
F\+9u$= {
6jr}l typedef T & result;
O0^Y1l } ;
z@[n?t!7k template < typename T1, typename T2 >
*mWS+xcU(L struct result_2
\U]<HEc^ {
$xvwnbq#y typedef T1 & result;
+SV!QMIg } ;
k;umLyz template < typename T >
g3n>}\xG> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
6mZpyt {
2QHu8mFU return (T & )r;
a"O9;&};& }
1b=\l/2 template < typename T1, typename T2 >
}8.$)&O$^ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
L-W*h {
;).QhHeg> return (T1 & )r1;
=w7k@[Bq }
/\jRr7 Cd } ;
v]drDVJ
vO{[P#L} template <>
7<Ut/1$MI class holder < 2 >
ohXbA9&(x {
:)_P7k`>e/ public :
Sr10ot&ox template < typename T >
@ceL9#:uc struct result_1
VjSbx'i {
D5T0o"A typedef T & result;
^sZHy4-yK# } ;
tV.96P;)/9 template < typename T1, typename T2 >
az:lG(ZGw struct result_2
[:Odb?+ `F {
wu0JXB%&^ typedef T2 & result;
M>Ws}Y } ;
xs
>Y template < typename T >
(B+zh typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
h7\EN {
ELV$!f|u return (T & )r;
+]Bx4r?p }
%gEfG#S template < typename T1, typename T2 >
+DT)7koA typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ilj9&.isB {
!]f:dWSLB return (T2 & )r2;
[aC2ktI }
h1_KZ[X } ;
YF");itH eR1]<Z$W\ =uR[Jewa 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> >。
a67NWH 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Xo4K!U>TzZ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
fl9J N'5!4JUI return l(i, j) = r(i, j);
%}~Ncn_r 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
0Ioa;XgOn ]\R%@FCYc return ( int & )i;
[k
+fkr] return ( int & )j;
T8QRO%t 最后执行i = j;
:'dH)yO 可见,参数被正确的选择了。
W{'tS{ !
+Hc(i c;7ekj 9%uJ:c? u-Ip *1/wp 八. 中期总结
Qgv-QcI{ 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:
/Big^^u 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
d 'wWj 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
T xwZ3E 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
s2+s1%^Ll H"g
p ,e>N9\* FU~:9EEx 0jwex i%_nH"h 九. 简化
n47v5.Wn 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。
#`2*V 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
+l$BUX 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
;,]Wtmu)7 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
~); 7D'[ +-*/&|^等
yX8$LOjE 2. 返回引用。
5SY( :! =,各种复合赋值等
VJ(#FA2 3. 返回固定类型。
A[oxG;9xi 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
=:=uV0jX\ 4. 原样返回。
Ih0kdi operator,
bjJ212J 5. 返回解引用的类型。
<yrl_vl{ operator*(单目)
'%9e8C| 6. 返回地址。
q>ps99[= operator&(单目)
tm}0kWx 7. 下表访问返回类型。
|q\:3R_0 operator[]
a2un[$Jq` 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
]q@6&]9 operator<<和operator>>
Hlq#X:DCn &P{[22dQ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
:AB$d~${M> 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
dAcy;-[[P ',p`B-dw template < typename Left >
h{cJ S9e} struct value_return
toCT5E_0= {
*<_8]C0> template < typename T >
VS \~t struct result_1
qMe$Qr8 {
9rmOf Jo: typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
oUBn:Ir@ } ;
$/Q*@4t
7.l[tKh template < typename T1, typename T2 >
g k[8' struct result_2
LN?W~^gsR {
TM|ycS' typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
u>.qhtm[ } ;
q G%'Lt } ;
G u-#wv5@ %9A6c(L |^i+Srh 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
bEE'50D i7w>Nvj] 下面我们来剥离functor中的operator()
sc^TElic 首先operator里面的代码全是下面的形式:
7x^P 74 58Fan*fO return l(t) op r(t)
&pD6Qq{ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
]?`t
spm<t return op l(t)
=q(;g]e return op l(t1, t2)
$>;U^- #3 return l(t) op
PI#xRKt return l(t1, t2) op
_$?SK id|o return l(t)[r(t)]
(W|Eg return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
w#5^A(NR t .&YD x 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:
RS~jHwIh 单目: return f(l(t), r(t));
q(J3fjY) return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
I7hE(2!$ 双目: return f(l(t));
n%]1p36 return f(l(t1, t2));
H1>}E5^? 下面就是f的实现,以operator/为例
~ b;%J: v'*#P7%Kf struct meta_divide
g,!6,v@ {
1#9 Q1@'OS template < typename T1, typename T2 >
MGd 7Ont static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
&C+pen)Z {
nxP>IfSA return t1 / t2;
9air"4 }
wTGH5}QZ+ } ;
mpBSd+;Z `2y2Bk 这个工作可以让宏来做:
brGUK PB ([='LyH];z #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
jd|? aK;( template < typename T1, typename T2 > \
0S0 ?\r static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
JZP>`c21y] 以后可以直接用
+.T&U7xV DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
`)FSJV1 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
"]81+
D (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。。。)
HgP9evz,0 t3.;W/0_ aCe<*;b@ 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
O<Rm9tZ8 W|o LS template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
mVN^X/L(y class unary_op : public Rettype
i:wTPR {
NZSP*# !B Left l;
t8,s]I& public :
~*9
vn Z@ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
v_PhJKE 8o-*s+EY"& template < typename T >
{1.t ZCMT typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
iw <2|]>l {
:[oFe/1K!4 return FuncType::execute(l(t));
s88lN=;
}
UW*[)y w] ML!Zm[I9 template < typename T1, typename T2 >
AXhV#nZt0 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:4PK4D s7 {
<)L'h return FuncType::execute(l(t1, t2));
gN|[n.W4 }
f\FubL } ;
9pD=E>4?# uI^E9r/hB Bkvh]k;F8 同样还可以申明一个binary_op
qh!2dj Np=IZnpt template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
lV/-jkR class binary_op : public Rettype
6C>"H {
FOxMt;|M Left l;
A\9QgM Right r;
gf()NfUvRH public :
M/XxiF binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
!j,LS$tPu #;?j]npg] template < typename T >
YoV^Y&:9< typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
y~CK&[H {
AOhfQ:E 4 return FuncType::execute(l(t), r(t));
Ly1V@ }
oqa]iBO E(F<shT# template < typename T1, typename T2 >
y#Je%tAe
2 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
h0ufl.N_% {
*6oQW return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
m0+X 109 }
:|3n`, } ;
O)78
iEXi| _Gv[ D 7jIye 8Zi8 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
F3$@6J8<[z 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
$gU6=vN1# DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
~{7/v 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
kZXsL 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
s*<\mwB 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
kXGJZ$ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
;*K@8GnU 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)
]03+8#J 下面是修改过的unary_op
j3`#v3 G j^J pG template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
eHUr!zH: class unary_op
\^O#)&5 V {
WVUa:_5{ Left l;
c+:LDc3!Gb m%Ah]x; public :
AsyJDt'i V3j1M?> unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ns|)VX )&R^J;W$M1 template < typename T >
CPssk,q~C struct result_1
x_&=IyU0j {
+cS%b}O`$ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
-F.A1{l[. } ;
'|mVY; i[ ))Ws{ template < typename T1, typename T2 >
0J-] struct result_2
{kGcZf3h {
"LyMw){ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
H4[];&]xr } ;
g.![>?2$8 <BoDLvW> template < typename T1, typename T2 >
Y)*5M typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W`HO Q {
oG5:]/F return OpClass::execute(lt(t1, t2));
C{mL]ds< }
tHlKo0S$0 4 [2^#t[ template < typename T >
R%)ZhG*
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[J4
Aig {
XRi/O)98o return OpClass::execute(lt(t));
X2>qx^jT }
?;1^8 c0 \LX!n!@ } ;
)c
vA}U.z rv>K0= t0 )NG{iD{_] 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
!vNZ-} 好啦,现在才真正完美了。
'BY{]{SL 现在在picker里面就可以这么添加了:
X$:r WVaIC $Y template < typename Right >
Sn 3@+9J picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
b'\a
4 {
/">A3bq return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
-:92<G\D }
H"hL+F ^ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
.yp"6S^b |BrD:+ Y{yN*9a79 =Kdd+g! Z]-C,8MM 十. bind
pAwmQS\W 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
#$trC)? ~q 先来分析一下一段例子
o(iv=(o XEd|<+P1 @Y2"=QVt int foo( int x, int y) { return x - y;}
JN;92|x bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
V. sIiE bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
~I^}'^Dbb 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。
1eG@?~G 我们来写个简单的。
4
qdLH^dX 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
;DWtCtD 对于函数对象类的版本:
Yv0;U Kd qkX}pQkG)h template < typename Func >
s':fv[% struct functor_trait
H`!%" {
YDEUiZ~ typedef typename Func::result_type result_type;
ejY|o
Bj } ;
Efo,5 对于无参数函数的版本:
qucw%hJ r z:PH _N~ template < typename Ret >
PVBf' struct functor_trait < Ret ( * )() >
y?BzZ16\bL {
"X/cG9Lw typedef Ret result_type;
zPwU'TbF } ;
['F, 对于单参数函数的版本:
G/tah@N[7 rSTc4m1R template < typename Ret, typename V1 >
3wRk -sl struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
7 ky$9+~ {
cI #2MjL typedef Ret result_type;
|E+tQQr%' } ;
v] *(Wd~| 对于双参数函数的版本:
FS.z lk\D= "zJGYBen template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
>AcpJ|V struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
F12tOSfu* {
xW84g08_, typedef Ret result_type;
]s
lYr8m } ;
~'/I[y4t 等等。。。
#L\t)W 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
7Gb(&'n s(yV E template < typename Func >
5gpqN)|)[ struct func_return
/$OX'L&b {
Kgi| 7w template < typename T >
@ucN|r}=R struct result_1
pa0'\ {
F +e
J9 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
o!Vs{RRu} } ;
yK"OZ2Mv ~;/\l=Xl template < typename T1, typename T2 >
ypxqW8Xe struct result_2
,z}wR::% {
o6e6Jw typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
$"Oy } } ;
;]<{<czc } ;
B!jINOg [ e4)"A" @a.Y9;O 最后一个单参数binder就很容易写出来了
wE K@B&DV ^'8T9N@U template < typename Func, typename aPicker >
@Yua%n6]#D class binder_1
:j/PtNT@ {
C7=Q!UK`\ Func fn;
M4a-+T" aPicker pk;
,j~R ^j public :
b@J&jE~d tMaJ; 4 template < typename T >
02]9OnWw struct result_1
)=\W
sQ {
UXB[3SP typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!=#230Y } ;
mfu>j,7l g;(r@>U.r template < typename T1, typename T2 >
w;$@ </ struct result_2
S3"js4a {
M%7H-^{ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
JL1%XQ
i } ;
z"BV+ rVkoj;[ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
|Iy55~hK` D5X;hd template < typename T >
5* 1wQlL typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~Z5?\a2Ld {
OT7F#:2` return fn(pk(t));
z`uqK!v(K }
1Oo^ template < typename T1, typename T2 >
hoASrj{s typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_t:cDXj {
o"^}2^)_SR return fn(pk(t1, t2));
qQR>z }
;%
*e}w0 } ;
9d2#=IJm ma LJ M\C :V2j'R, 一目了然不是么?
{jzN 最后实现bind
P f oAg* D%LM"p x+5Q}ux'G template < typename Func, typename aPicker >
aDa}@-F&a picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
O?@1</r^ {
{xt<`_R return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
fmie,[ }
jG{}b6 S>7Zq5* 2个以上参数的bind可以同理实现。
my")/e 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。
$JmL)r 8QYG"CA6/ 十一. phoenix
#;juZ*I Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
=!xeki]|9 ~nb%w?vv for_each(v.begin(), v.end(),
(7
Mn%Jp (
t Zj6=# do_
:5?ti [
tBG :ECUL cout << _1 << " , "
R_*b<~[/ ]
xy$FS0u .while_( -- _1),
#I@]8U#,": cout << var( " \n " )
( ~pcPGUG )
8{Y
?;~G );
&RXd1>|c2 ~U8#Iq1 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:
;-=y}DK 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
nvD"_.K rJ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
1L'[DKb' 那么我们就照着这个思路来实现吧:
^g[\.Q nx=#QLi "<6pp4*I template < typename Cond, typename Actor >
[RD ^@~x class do_while
aEdFZ {
CV4V_G Cond cd;
U^Z[6u Actor act;
0s0[U public :
5HG 7M&_ template < typename T >
4PiN Q'* struct result_1
XoSjYG(>, {
p"H8;fPA0 typedef int result_type;
0P/A } ;
O(
he ~B(]0: do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
d5A!kU _. =
k3O4gE7 template < typename T >
q~trn'X> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
p{Pa(Z]G {
F.A<e #e? do
94APjqV6' {
e%bERds act(t);
CR934TE+ }
j)-D.bY0 while (cd(t));
ZX-9BJ`Q return 0 ;
?xQlX%&`6 }
d?N"NqaN } ;
kTiQO2H pw>AQ zp4ru\ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
?%Y?z]L# 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。
42p6l 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。
~n[LL)v 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。
7gVWu" 下面就是产生这个functor的类:
)SA$hwR %hrv~= Qb|w \xT^Y template < typename Actor >
$:u,6|QsS= class do_while_actor
YfMe69/0I {
hQL9 Zl~ Actor act;
puqLXDjA/ public :
}#'KME4 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
8@hzw~> LOnhFX
template < typename Cond >
MCh8Q|Yx4 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
"fpj"lf- } ;
]nX.zE|F >.{
..~"K (X!/tw,. 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
p~8~EQFj 最后,是那个do_
3]N}k|lb% M8[YW|VkP @O45s\4-* class do_while_invoker
hsqUiB tc6 {
W$'pUhq\H public :
C9=f=sGL template < typename Actor >
J $e.$ah; do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
MT6kJDyLu {
,o9)ohw return do_while_actor < Actor > (act);
!5B9:p~-
}
G4x.''r&Sl } do_;
pK'WJ
72U EW5S%Y 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
='VIbE@qC 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
=fsaJ@q,R 最后来说说怎么处理break和continue
vhL&az 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。
^F" *;8$ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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