一. 什么是Lambda
OV<'v%_& 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
^0oOiZs 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,
CK4C:`YG TmI~P+5w \F`%vZrKR }HdibCAOf class filler
} a#RX$d& {
"u#,#z_ public :
p0c*)_a* void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
)fPN6x/e } ;
/2 V y5>X0tT {O24:'K& 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
nPlg5&E Mn`);[ TVy\%FP^L f]c{,LFvZ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
1 Hw %DJ [2h4%{R& | ]#PF* 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
IIj
:\?r 6"@`iY ySkz5K+|g GYp}V0 二. 战前分析
"d1~(0=6<m 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
Cp!bsasj 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
e`]x?t<U4/ k*xMe- d v8q&_
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2'> /* --------------------------------------------- */
JDbRv'F:( vector < int *> vp( 10 );
{|!>
{ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
2%!yV~Z /* --------------------------------------------- */
r.WQ6h/eZ5 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
&k\`!T1 /* --------------------------------------------- */
Y)V)g9 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
w|t}.u /* --------------------------------------------- */
MS7rD%(,' for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
t4Q&^AC /* --------------------------------------------- */
&YiUhK for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
SM?rss.= _+B{n^ { _!qi`A :v$][jZ2 看了之后,我们可以思考一些问题:
nF"NXYa 1._1, _2是什么?
qcVmt1" 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。
;RR\ Hwix 2._1 = 1是在做什么?
$p( 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。
K9\r2w'T' 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。
>`E
(K X $kAal26 z 3Gk\3iU! 三. 动工
zG^|W8um_ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
b8FSVV
7@ J?R\qEq% lf`" (:./ obzdH:S template < typename T >
@zs.M-F class assignment
IjaFNZZC! {
IuV7~w T value;
NCX`-SLv public :
>f\$~cp assignment( const T & v) : value(v) {}
3*8m!gq7s template < typename T2 >
7T69tQZ< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
xj<
K6 } ;
d?6\ Iz_#wO &x"hM 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
zg}#X6\G<_ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
v#^ _| 'QOV! D Z [Q jl* y8.3tp class holder
k-jlYHsA {
9z'(4U public :
)\PPIY>iP template < typename T >
qk}Mb_*C) assignment < T > operator = ( const T & t) const
z*ly`-! {
D~Rv"Hh return assignment < T > (t);
Tebu?bj }
]39])ul } ;
<^n@q f} wn Q% 'Eo <lN=<9 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:
]K-B#D{P tBjMm8lgb static holder _1;
WupONrH1e Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
$?*XPzZ Q $^)z_jai for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
49!(Sa_]j 而不用手动写一个函数对象。
P0c6?K6 j Wr6y w# kN g{ eW\C@>Ke 四. 问题分析
AMe_D 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。
HO}eu 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。
v"x'rx# 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Bk;/>gD 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
H tx)MEZ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
3gQ2wP*K #,S0uA 五. 问题1:一致性
=`EVg>+^ 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?|
&BOG&ot 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
0f;`Zj0l8 YgLHp / struct holder
GswV/V+u {
p?,T%G+gqO //
N"Cd{3 template < typename T >
WqRaD=R->; T & operator ()( const T & r) const
5E!Wp[^ {
[P3
Z"& return (T & )r;
WNp-V02l }
i Qa=4'9; } ;
;mauA#vd c:u2a/Q? 这样的话assignment也必须相应改动:
g{e@I;F HV[*=Qi template < typename Left, typename Right >
czcsXB l[ class assignment
f)#nXTXeC {
-~TgA*_5] Left l;
|>v8yS5 Right r;
oTb4 T= public :
f-5}`)`.+ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
K!O7q~s[D template < typename T2 >
-&0H Atc T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
js[H $ } ;
9RQw6rL w9,w?%F 同时,holder的operator=也需要改动:
JL=s=9N;3 8z`Ne(h; template < typename T >
A)HV#T`N assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
;@/vKA3l. {
Lw<%?F ( return assignment < holder, T > ( * this , t);
iX6'3\Q3A }
#vPf$y6jCI 8C4v 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。
m%.7l8vT 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
zuYz"-(L x}7` Q:k= return l(rhs) = r;
- -ZSl 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。
%&&;06GU} 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
MuP&m{ ZJ'FZ8Sx template < typename Tp >
_8s1Wh G class constant_t
8?[#\KgH1 {
6B&ERdoX const Tp t;
G0Wv=tX| public :
c.Do b?5 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
K)nn;j= template < typename T >
I`[s(C>3@ const Tp & operator ()( const T & r) const
F(;95TB {
x0ICpt{; return t;
Qg5-I$0 }
oF=UjA } ;
m:C |R-IL vx4Jk]h+=L 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
GU]_Z!3 下面就可以修改holder的operator=了
!A#(bC ct@i]}"` template < typename T >
,_U3p , assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Ir$:e*E> {
o(3`-ucD` return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
y R_x:,|g }
95^-ptO{1` >-4kO7.V 同时也要修改assignment的operator()
F:cenIaBF q|xic>. template < typename T2 >
)kt,E}609 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
`dm}|$X| 现在代码看起来就很一致了。
iNEE2BPp @WO>F G3 六. 问题2:链式操作
:'K%&e?7s 现在让我们来看看如何处理链式操作。
A9C 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。
Z)dE#A_X 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。
hgI;^ia
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。
|C3~Q{A 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
_?~)B\@~0 RtScv template < typename T >
BV512+M struct result_1
b(?A^a {
gs9VCaIa typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
@1tv/W
} ;
A"no!AN JTfG^Nv>K 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:
<"}WpT 3`>nQ4zC template < typename T >
)+v'@]r struct ref
.h@HAnmE {
G&v. cF#Y' typedef T & reference;
<:Z-zQp)? } ;
(g#,AX template < typename T >
$S{]` + struct ref < T &>
jLgx(bMn {
e2*Fe9: typedef T & reference;
X0Zr?$q
} ;
WJ
m:?, hwB>@r2 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
M$+2f.(>k) Wz-7oP%;I template < typename T >
B4ky%gF4 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
-40OS=wpA {
-8D$ [@y( return l(t) = r(t);
z! /
MBM }
@Yy']!Ju 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。
H/BU2s a 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
dT4e[4l =~F.7wq*^ 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
DTp|he _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
.qG*$W2f _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
)1 =|\ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
#vBS7ba 最后的布局是:
UJ1Ecob Add
3FpS o+ / \
q+}Er*r Divide 5
BHEZ<K[U
/ \
o7WK"E!pF' _1 3
k=r)kkO) 似乎一切都解决了?不。
Fmux#}Z 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
g
xf|L>= 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
!>gu#Q{\- OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
4KCJ(<p| Ceco^Mw template < typename Right >
(b4;c=<[{ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
@gHWU>k,A Right & rt) const
- |j4u#z {
TWk1`1| return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
kG70j{gf }
[t}$W*hY
下面对该代码的一些细节方面作一些解释
[Csv/ 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。
%9P)Okq 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。
268H!'!\ 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。
sPUn"7 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。
cri.kr9Y 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?
s
u)AIvF{ 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:
}ikJa hY-;Vh0J template < class Action >
SFRQpQ06 class picker : public Action
pu9ub. {
Bh*7uNM public :
y&8kORz;? picker( const Action & act) : Action(act) {}
(XJ0?;js= // all the operator overloaded
[!CIBK99 } ;
ZJeTx.Gi6 0'O*Y
]h+ 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。
.P>-Fh,_p 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:
K%/:V 6fr@y=s2: template < typename Right >
'AjDB:Mt$ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
UM QsYD) {
56Gc[<nR return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
("$ ,FRTQ: }
mFu0$N6]H iQnIk|8 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
M4m90C;dq 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
U*7Yi-"/* K
oF4e:2> template < typename T > struct picker_maker
m6D]
{
+~L26T\8 typedef picker < constant_t < T > > result;
69>N xr~k } ;
KsMC+:`F template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
8wQ|Ep\ {
pHkhs{/X typedef picker < T > result;
39zwPoN> } ;
Hjtn*^fo^ !YCus;B~ 下面总的结构就有了:
@3@oaa/v functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
[J71aH picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
95%,
8t picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
aE'nW@YL. 至此链式操作完美实现。
#0wH.\79 %Yi^{ZrM pg;y\} 七. 问题3
2|C(|fD4 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
"/MA.zEl0, j/<z[qr template < typename T1, typename T2 >
PWw2;3`-6w ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/5Zt4&r {
MU/3**zoW return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
_RcFV }
CYCG5)<9 bn8`$FA^ 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:
'YaD="" [esR!}) template < typename T1, typename T2 >
}co*%F{1 struct result_2
RN0=jo!58 {
Z<,$XvL typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
OKH4n/pq } ;
MPg"n-g* ao(lj 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?
|{G GATni 这个差事就留给了holder自己。
YrWC\HR_ mm,be. It
.` template < int Order >
;[~:Y[N class holder;
ZLRAiL template <>
g)@d(EYY class holder < 1 >
6]*~!al? {
ueM[&:g&MU public :
e<;^P(g`E template < typename T >
|d B`URP struct result_1
_CDl9pP36# {
@Pt,N
qj: typedef T & result;
=oPc\VYW } ;
bim
82<F template < typename T1, typename T2 >
jbU=D:| struct result_2
>P/Nb]C {
(pFPuV typedef T1 & result;
."#M
X! } ;
ief~*:5 template < typename T >
X/D^?BKC typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
]U8VU {
b+ g(=z+ return (T & )r;
}>|M6.n " }
K3WhF template < typename T1, typename T2 >
} 9qbF+b typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
?pAO?5Z:} {
Vif0z*\e{ return (T1 & )r1;
;GgW&*| }
=QiVcw,G# } ;
)t-Jc+*A> wf=
s-C template <>
^^-uq)A class holder < 2 >
y
;$8C {
WjrUns public :
CfWtCA template < typename T >
~baVS-v struct result_1
mimJ_=]DC {
0xe!tA typedef T & result;
tL;!!vg#V } ;
79?%g=#= template < typename T1, typename T2 >
EMV<PshW= struct result_2
w!=Fi {
2KUm(B.I typedef T2 & result;
@DYxDap{ } ;
EPZ^I) template < typename T >
FccT@,.F typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
.[E"Kb}= {
&s|a\!>l return (T & )r;
|"Rl_+d7D }
jBTXs5q template < typename T1, typename T2 >
J9kmIMq-C typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
FHu
-'; {
c~1X/,biA return (T2 & )r2;
nS53mLU) }
*,UD&N_)*6 } ;
Y~</vz+H y$]gmg 4a&*?=GG 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> >。
TaZw_)4c 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
XYOPX>$T 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
qJQ!e BDeX5/`U# return l(i, j) = r(i, j);
fn1G^a= 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
`o.DuvQ
E \1AtBc& return ( int & )i;
epWO}@
b a return ( int & )j;
x*EzX4$x 最后执行i = j;
sUfYEVjr 可见,参数被正确的选择了。
>|"mhNF _m
*8f\ Zj*kHjn" L+c7.l.yT &!y7PWHJ 八. 中期总结
~1NK@=7T 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:
2
f"=f^rf 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
}w#Ek=,s#o 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
p;GT[Ds^ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
d"1DE 4@qKML .)7r /1o ?9_RI(a.} >#q2KXh 6evW
O! 九. 简化
R3G+tE/Y 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。
Q}a,+*N. 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
@wy&Z 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:
-7^A_!. 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
:%!}%fkxH +-*/&|^等
jAa{;p"jU 2. 返回引用。
q*Hf%I" =,各种复合赋值等
\,w*K'B_Y 3. 返回固定类型。
U%Kv}s/(F{ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
D*>EWlZ 4. 原样返回。
O:=%{/6&D operator,
]kN<N0;\d 5. 返回解引用的类型。
=1JS6~CTLN operator*(单目)
t Z_ni} 6. 返回地址。
Gj~1eS operator&(单目)
B]`!L/ 7. 下表访问返回类型。
n>)'! operator[]
0g-bApxz*& 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
%~V+wqu operator<<和operator>>
V-y"@0%1 9(9+h]h+3 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。
.%.kEJh` 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
JJ50(h)U ]%{.zl! template < typename Left >
GwOn&EpY! struct value_return
BEQ$p)
h {
8sDbvVh1F template < typename T >
23lLoyN struct result_1
x}g5 {
B@:c8}2. typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
+0w~Skd, } ;
a?zn>tx 14[+PoF^A template < typename T1, typename T2 >
`]Uu` b struct result_2
6 9 PTo {
'f#i@$|] typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
+<G |Ru- } ;
z/JoUje } ;
KuU]enC3 %:v59:i} hPCt- 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
E&\dr;{7 >@NH Al 下面我们来剥离functor中的operator()
BFU6?\r 首先operator里面的代码全是下面的形式:
g>lJZD@ hi{#HXa return l(t) op r(t)
c)d*[OI8 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
v^Eg ,&( return op l(t)
jRswGMx return op l(t1, t2)
m])!'Pa(= return l(t) op
CQf<En|1 return l(t1, t2) op
9`"o,wGX3 return l(t)[r(t)]
tQSj[Yl return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Qy)+YhE Xq3n7d. 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:
LvWl*:z 单目: return f(l(t), r(t));
thoAEG80 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
")/TbTVu 双目: return f(l(t));
hX-([o return f(l(t1, t2));
vv2N;/;I 下面就是f的实现,以operator/为例
+GgJFBl AL%gqt] struct meta_divide
E8TJ*ZU {
U
Hej5-B template < typename T1, typename T2 >
)KZ1Z$< static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
i6"/GSA
{
IETdL{`~ return t1 / t2;
[}7j0& }
\2?p } ;
6^W6As0 qf/1a CQiP 这个工作可以让宏来做:
+Zaew679 ~R;9a"nr #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
AM L8.wJ template < typename T1, typename T2 > \
16iymiLz& static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
!Gv*iWg 以后可以直接用
_(CuuP$`I DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
/jR]sC)xs 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
i[:S *`@S (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。。。)
2v!ucd} N30w^W& %+WIv+< 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
'Zq$W]i j3Ng] @N template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
u
N%RB$G class unary_op : public Rettype
_eB?G {
f@ &?K< Left l;
64Ot`=A" public :
lpW|GFG unary_op( const Left & l) : l(l) {}
h)%}O.ueB Wvhg:vup template < typename T >
.g CC$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
x^UE4$oo {
E$$pO.\ return FuncType::execute(l(t));
4T*RJ3Fz! }
y-UutI& r]XXN2[jO template < typename T1, typename T2 >
-29Sw typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
o8 A]vaa {
/ 38b:, return FuncType::execute(l(t1, t2));
mhp&;
Q9 }
-rU~ } ;
sZ,MN F8i _ n.2' _1z|QC 同样还可以申明一个binary_op
V}1D1.@ =F!DwaZ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
u3!aKXnv< class binary_op : public Rettype
^y.e
Fz {
&&iZ?JteZ Left l;
F&{RP> Right r;
S
("Zzq` public :
Vb|;@*=R&Q binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
| v?
pS DRldRm/ template < typename T >
j8@Eqh typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l@+WGh {
p_!;N^y. return FuncType::execute(l(t), r(t));
O<3i6 }
PZ/ gD $9GRA M. template < typename T1, typename T2 >
^!]Hm&.a typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+ahr-v^R< {
MC.,n$O}6 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
$}d| ~q\ }
Onr#p4UT } ;
Luxo,Ve U
D9&k^ NO4V{}?a 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
xl%!7?G|$> 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
lYlU8l5> DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
stnyJ9 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。
lO/<xSjNd 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
By=/DVm)= 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。。。
?^z!yD\ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
oE+s8Q 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)
2 }QD> 下面是修改过的unary_op
P) fv:a b\zRwp template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
>uN`q1?l' class unary_op
&a?&G'? {
&"dT/5}6 Left l;
KKm0@Y %0]vW;Q5 public :
W)"PYC4 ^(ks^<} unary_op( const Left & l) : l(l) {}
VjU;[ $9znRTFEj template < typename T >
)!1; = struct result_1
J@ x%TA {
Sd;/yC 8 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
3F,$}r# } ;
e&dE>m QN[-XQ>Xt template < typename T1, typename T2 >
}?,Gn]] struct result_2
IAt;?4 {
?^i$} .%W typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
g-=)RIwm } ;
:$&%Pxm $tyF(RybG template < typename T1, typename T2 >
?iH`-SY typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,jWMJ0X/N= {
i/rdPbq return OpClass::execute(lt(t1, t2));
IxT[1$e }
; Xy\7tx 73/kyu-0% template < typename T >
Q)\7(n typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
EG5'kYw2 {
$'3`$
return OpClass::execute(lt(t));
4!Ez#\ }
wiWpzJz s8| =1{ } ;
so|5HR| F_ ~L&jHP =z'w-ARy 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
DSY:aD! 好啦,现在才真正完美了。
U^4
/rbQ 现在在picker里面就可以这么添加了:
SCl$+9E ./@!k[ template < typename Right >
#n^P[Zw picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
-bHQy: {
YmM+x=G: return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
VOBzB] }
u7>b}+ak& 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
q/xMM`{ D%v4B`4ua' !dB {E :8}QKp *Dld?Q 十. bind
f[3DKA 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
;aBK4<-vl 先来分析一下一段例子
Y:C7S~ OKfJ 8~?3: IZ int foo( int x, int y) { return x - y;}
yc5C`r +6 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
"Mgx5d bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
:mLcb.E 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
C=ni5R 我们来写个简单的。
ua1ov7w$] 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
BP2-LG&\ 对于函数对象类的版本:
<va3L y)c& I0 a,mO;m template < typename Func >
>N>WOLbb7( struct functor_trait
9l2,:EQ* {
Ev;HV}G typedef typename Func::result_type result_type;
}f)$+mi } ;
hoI?,[@F 对于无参数函数的版本:
$X_JUzb JqTkNKi/s template < typename Ret >
&P&LjHFK struct functor_trait < Ret ( * )() >
V6"<lK8" {
#|fa/kb~ typedef Ret result_type;
}}XYV eI } ;
e Ll+F%@ 对于单参数函数的版本:
|ofegO}W7 -x2/y:q ` template < typename Ret, typename V1 >
5k.NZ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
eRQ}`DjTk {
FX7=81**4 typedef Ret result_type;
z]ZhvH7- } ;
vlth\[ 对于双参数函数的版本:
x\r7q 2?ac\c6" template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
]Mi
~vG
q struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
iph>"b$D {
_f$8{&`k typedef Ret result_type;
5Jq~EB{" } ;
i rMZLc6 等等。。。
w#eD5y~'oo 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
tVd\ r"0k D8N}*4S template < typename Func >
5Z}]d@ struct func_return
2<wuzP| {
-}0S%|#m template < typename T >
?ix--?jl struct result_1
-frmvNJ F {
AR AC'F0 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
FR9qW$B } ;
5<bc>A- AEx
I! template < typename T1, typename T2 >
S?n k9T+ struct result_2
%o9@[o
.] {
`E>HpRcxD typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
w\k|^ } ;
C
J S } ;
)ALPMmlRs M>dP
1 8*3o9$Pj 最后一个单参数binder就很容易写出来了
pDb5t> 'gk.J template < typename Func, typename aPicker >
E%OY7zf`% class binder_1
"Wr5:T-; {
RvKP& Func fn;
D_
xPa aPicker pk;
M3@Wb@ public :
Hrq1 {3~ *JE%bQ2Q template < typename T >
Twyx(~'&R struct result_1
1o)@{x/pd {
k@U8K(:x typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
w@Uw8b } ;
LnIln[g: D"0:n. template < typename T1, typename T2 >
W)3?T&` struct result_2
[2#5;') {
)z-)S typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
zvV<0 Z } ;
CI"7* z_ "OF4#a17 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
!spp*Q)#\ Ig75bZz template < typename T >
occ^bq typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
z+I'N4*^ {
[G2@[CtY1 return fn(pk(t));
}&D~P>1 }
OJiW@Z_\ template < typename T1, typename T2 >
qp_lMz typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.gTla {
Hs/
aU_ return fn(pk(t1, t2));
lo*OmAF }
\7PPFKS } ;
Q\Dx/?g!vx r!SMF]?SJ ^Gt&c_gH 一目了然不是么?
2g~qVT, 最后实现bind
KBJw7rra XWN
ra %jz]s4u$5j template < typename Func, typename aPicker >
,Oa-AF/p picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
stuj,8 {
>QO^h<.> return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
)3# gpM }
Fw5|_@&k _+PiaJ&' 2个以上参数的bind可以同理实现。
T<(1)N1H` 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
#\s*>Z .[&0FHnJ5 十一. phoenix
ap=m5h27 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
~_opU(;f aX`"V/ for_each(v.begin(), v.end(),
+v.uP [H (
{<&i4; do_
@_s`@,= [
Ie{98 cout << _1 << " , "
Qt` hUyL ]
#HFB*> .while_( -- _1),
p=%Vo@*] cout << var( " \n " )
s}Phw2`1U )
Py*( % );
M)S(:Il6Xx 8G$ %DZ $ 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:
m(CW3:| 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
j1{|3#5V operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
gGF]Dq 那么我们就照着这个思路来实现吧:
p3>(ZWPNV -]""Jl^ Zjis0a]v~k template < typename Cond, typename Actor >
(:9yeP1 class do_while
Fp'qn'){:# {
^X-3YhJ4U Cond cd;
<xpOi&l Actor act;
R_9 &V!fl public :
rEz-\jLD~ template < typename T >
xz2U?)m;x struct result_1
9V&}% {
PdiP5S }/ typedef int result_type;
U\aP } ;
<Sds5 d +B(x:hzY9 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
ZK:dhwer W0e+yIaR template < typename T >
$VEG1]/svp typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_|<kKfd? {
l{b<rUh5W do
s18o,Zs' {
lGrp^ act(t);
@1+C* }
8VG6~>ux'> while (cd(t));
^n8ioL\*i return 0 ;
AI
KLJvte }
-& Qm"-?: } ;
5)h#NkA\J &L7u// C]S~DK1 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
B
~u9"SR. 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
7AwV4r*: 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
[5[}2B_t 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
F`!B!uY 下面就是产生这个functor的类:
J|*Z*m /$NDH]a t][U`1>i template < typename Actor >
zED#+-7 class do_while_actor
e^v5ai {
UN ;9h9 Actor act;
&O|!w& public :
-CV_yySc do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
hxG=g6:G s|er+-' template < typename Cond >
d)@Hx8 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
EY3x o-H } ;
_#[~?g` SCwAAE9s] RF3?q6j , 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
LDg"s0n# 最后,是那个do_
.'`7JU#{ R Lnsy, fZQL!j4 class do_while_invoker
q/T(s {
`
=ocr8c public :
v[$-)vs*ag template < typename Actor >
. <xzf4C do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
&[u>^VO8 {
nP]tc return do_while_actor < Actor > (act);
Q?"o.T'; }
Za,MzKd= } do_;
@8keLrp g%C!)UbT 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
JA]TO(x 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
0!4;."S 最后来说说怎么处理break和continue
G.j R 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。
S8=Am7D]1 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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