一. 什么是Lambda
gM=~dBz 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
kO9yei
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,
P]x@h O;zW'*c+ T-x`ut7c qxrOfsh class filler
P$oa6`%l {
]O \6.>H public :
L_A|
void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
TfxKvol' } ;
3)eeUO+ 6Q>w\@lF oJR!0nQ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
?O3G ~/Ry=8 +tA rH
C] 9wwvh'T&NK for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
,onv
` ~KNxAxyVi 3&zmy'b*: 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
f2Slsl; C[Fh^ zZ wD)p?_g CkflEmfe 二. 战前分析
#&/*ll) 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
-^Lj~O 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
:kUH>O VEn%_9(] q)vD "{0. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
IaJ(T>"+ /* --------------------------------------------- */
un/R7" vector < int *> vp( 10 );
~cez+VQe transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
.Q#Eb %% /* --------------------------------------------- */
+Rvj]vd}& sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
-yAIrvO1q /* --------------------------------------------- */
W"0 # int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
OkQSqL /* --------------------------------------------- */
*GDU=D} for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
`2Z=Lp /* --------------------------------------------- */
/bb4nM_E/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
{.2C>p yQW\0&a$
`=>Bop) S%4hv*_c 看了之后,我们可以思考一些问题:
n/6A@C 1._1, _2是什么?
(= \P|iv 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。
C6Mb(& 2._1 = 1是在做什么?
mPu5%% 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。
z/ i3 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。
,=ICSS~9l Vz#cb5:g ;F:(5GBi 三. 动工
y>o#Hq&qM 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
*oPSkEA{ }I;W ewLr+8 V?gQ`( , template < typename T >
[ wROIvV class assignment
$M8'm1R9 {
B}jZ~/D} T value;
O{4m-; public :
QO,y/@Ph assignment( const T & v) : value(v) {}
[sad}@R7 template < typename T2 >
IS!+J.2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
z~W@`'f } ;
-R8RAwsLG 1zM`g_(# t (1z+ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
(PNvv/A 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
h%O`,iD2 olJ9Kfc0 EbW7Av BBx"{~ class holder
s 2$R2, {
OO$<Wgh public :
4*54"[9Hr# template < typename T >
B|%;(bM2C assignment < T > operator = ( const T & t) const
qle\c[UM5 {
@fY!@xSf return assignment < T > (t);
wS5hXTb" }
Soa.thP } ;
Wm
A:"!~M x88$#N>Q5 aB Yhk|Ei 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:
!9!Ns(vUM JvUKfsn u{ static holder _1;
&x;nP 6mV Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
,Bta) ZNUV Bi for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
o+nU { 而不用手动写一个函数对象。
s9Xeh" k/LV=e7 A6sBObw; tSm|U<
四. 问题分析
?;*mSQA`J 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。
z!1j8o2 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`%m~#Me 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
$+mmqc8 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
~E!"YkIr 下面我们可以对这几个问题进行分析。
)rXP2Z kxdLJ_ 五. 问题1:一致性
X23TS` 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
:?S2s Ne2 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
2"mO"2d% /0r2v/0 struct holder
RFZrcM {
H"-p^liw //
9+/<[w7 template < typename T >
Hp,r
@ T & operator ()( const T & r) const
="u(o(j" {
uwIZzz
return (T & )r;
Sd)D-S }
jeW0;Cz
J~ } ;
p#?1l/f"
Zj},VB*T 这样的话assignment也必须相应改动:
X{ Nif G "NJ!A template < typename Left, typename Right >
L*5&hPU class assignment
Og,,s{\ {
U,]z)1#X| Left l;
+Q'/c0o Right r;
,og@}gOMB
public :
R#r?<Ofw4 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
/,;9hx template < typename T2 >
Bf7RW[ -v T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
/yI~(8bO } ;
k_^d7yH >2wjV"W? 同时,holder的operator=也需要改动:
UdY9*k |mKd5[$ template < typename T >
9]S}m[8k assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
;~@2YPj {
P8TiB return assignment < holder, T > ( * this , t);
Qn<<&i~ }
0h; -Yg Ii"cDH9 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。
F"bbU/5 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
./6L&?*`~; aMHIOA%Kh return l(rhs) = r;
=}V`O> 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。
J%}}(G~ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
{o]OxqE@ bFTWuM template < typename Tp >
N7jAPI@a\i class constant_t
<:ZN {
e%qMrR const Tp t;
doe[f_\ public :
bg$e80 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
^&,{ template < typename T >
8RocObY_W const Tp & operator ()( const T & r) const
!|`YNsR {
=GLsoc-b return t;
`yVJ `}hm }
|d Soq~Vz } ;
>#V8l@IH LN7;Yr 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
R{*p\; 下面就可以修改holder的operator=了
SQliF[- PanyN3rC* template < typename T >
CUYp(GU assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
."h;H^5 {
B[Tw0rQ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
0.Iw/e }
Gud!(5' #4|?;C)u\ 同时也要修改assignment的operator()
9,9( mbWJv fs`<x*}K template < typename T2 >
xXyzzr1[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
jm*v0kNy 现在代码看起来就很一致了。
k1%Ek#5 (57x5qP
X 六. 问题2:链式操作
`HHbQXB 现在让我们来看看如何处理链式操作。
+}:c+Z< 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
7#<|``]zNf 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
vF*H5\ m<a 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
{)Gh~~57_W 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
>Cf]uiR [y:6vC template < typename T >
OCX?U50am struct result_1
u2F
3>s {
7&+Gv6E typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
20K<}:5t1 } ;
H{+U; 6b NcPzmW{#;g 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
9,F(f}(t LxG :?=O. template < typename T >
zS?L3*u struct ref
m@yaF:
R {
~JBQjb] typedef T & reference;
kiXa2Yn*(d } ;
Bg34YmZ template < typename T >
1ra}^H} struct ref < T &>
Ot/Y?=j~ {
7$w:~VZ typedef T & reference;
ukZL } ;
2Gx&ECa, WLizgVM 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
8T1`TGSFC L1aN"KGMF template < typename T >
t<$yxD/R typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
2Ejs{KUj {
B\4SB return l(t) = r(t);
@jjp\ ~ }
wCkkfTO 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
&yYK%~}t[ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
id*UTY
Tg S__ o#nf`% 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
4}l,|7_&I _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
2O4UytN _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
esxU44 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
e+2!)w)[ 最后的布局是:
=n$,Vv4A Add
Gd"lB*^Ht / \
AR)&W/S)7, Divide 5
<FGM/e4 / \
*BSL=8G{ _1 3
Kr8p:$D}; 似乎一切都解决了?不。
KUB"@wUr 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。
$H-s(3vq 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
B_:K.]DK` OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
VCh%v -/ Amz7j8zJ template < typename Right >
=`{!" 6a assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
~r=u1]z Right & rt) const
N>@AsI {
F-2HE><+ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Oa*/jZjr }
KaO8rwzDN 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
zQ7SiRt7* XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
_a c_8m 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
Fnr*.k 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
B<_T"n'#b 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
4R^'+hy|? 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
kigc+R 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
qk<tLvD_' Th@L68 template < class Action >
A*@!tz< class picker : public Action
lK}F>6^\ {
eZf-i1lJ public :
z07!i@ue~ picker( const Action & act) : Action(act) {}
RN!oflb // all the operator overloaded
1{"e'[L } ;
Lw-)ijBW cC>.`1: Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
Km-lWreTH 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
377$c;4F e}aD<EG template < typename Right >
QK//bV) picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
R0{n0Br {
Nnx"b 5I}n return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
TN` pai0 }
jtl7t59R l HZf'P_Wx Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
o#E
z_D[ 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。
-rU *)0PR v%B^\S3) template < typename T > struct picker_maker
e8P
|eK {
nuXaZRH typedef picker < constant_t < T > > result;
[f^~Z'TIN/ } ;
b)
.@ xS template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
)|\72Z~eq {
Lv#DIQ8y typedef picker < T > result;
XnV|{X%]U } ;
3+Xz5>"a ~I2IgEj>] 下面总的结构就有了:
bCc^)o/w 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。
?6~RGg 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。
3"&6rdF\jB picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
q!}&<w~| 至此链式操作完美实现。
5Ss=z .wYx_ AY|8wf,LS 七. 问题3
W0l|E&fj[ 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。
t5[{ihv~: >.~^( template < typename T1, typename T2 >
dH?;!sJ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jG8ihi {
5LXK#+Z return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
C{+~x@
}
|jc87(x< AVHn7olG 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:
Kkdd }j L,Uqt, template < typename T1, typename T2 >
~h0SD( struct result_2
u'LA%l- {
HL*jRl typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
CEZ*a 0}= } ;
JF!!)6!2# 8tLkJOu 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?
!!dNp5h` 这个差事就留给了holder自己。
}_XKO\ Ij/c@#q. P}JA"V& template < int Order >
\)`\F$CF class holder;
42
8kC, template <>
=<R77rnY& class holder < 1 >
V=.lpj9m {
9A)(K, public :
=as ]>?< template < typename T >
rVFAwbR struct result_1
"5ah{,
{
e-\J!E'1F typedef T & result;
p}O@%*p. } ;
sR'rY[^/| template < typename T1, typename T2 >
I6h{S}2 struct result_2
]-["sw {
^vJ08gu_W typedef T1 & result;
3v5]L3 } ;
P g7W:L7 template < typename T >
y7$e7~}/ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
{v<Ig{{V {
aW$7:<A{ return (T & )r;
($[pCdY }
GS \- template < typename T1, typename T2 >
0t6s20*q typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
GP[;+xMBh {
.kvuI6H return (T1 & )r1;
w%j 6zsTz }
FpCj$y~3 } ;
W!V06. 9:4P7 template <>
x1?p+ class holder < 2 >
?Tt/,Hl?D {
[m!$01= public :
qEX59v template < typename T >
}=;N3Q" #y struct result_1
hH`yQGZ {
5H;* Nj@ typedef T & result;
23&;28)8 } ;
I?Eh
0fI template < typename T1, typename T2 >
.lTU[(qwu struct result_2
hjaI&?w {
q1`uS^3` typedef T2 & result;
%\%1EZQ% } ;
<iv9Mg} template < typename T >
qdvGBdF typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
=}u;>[3 {
Ui'~d(F return (T & )r;
;m{[9i`2 }
pBh[F5 template < typename T1, typename T2 >
J6rXbui$ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
:G,GHU'/78 {
H[fD
> return (T2 & )r2;
u;J9aKD }
R~[
u|EC} } ;
,|?B5n& ^L<1S/~) L&q~5 9 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> >。
ps_CQh0 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
ib*$3Fn~ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
E&GUg/d nS]/=xP{ return l(i, j) = r(i, j);
yEzp+Ky 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Ed.~9*m -L</,>p return ( int & )i;
cD-\fRBGK return ( int & )j;
Vy&F{T;$ 最后执行i = j;
eW0:&*.vMj 可见,参数被正确的选择了。
2m/1:5 &=K-~!? _QkU,[E rL&585 c|hKo[r) 八. 中期总结
wF$8#= 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:
#^%Rk'W 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
/,$6`V 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
,K8PumM_ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Bn}@wO q yQPR s[8<@I*u /!d,f4n <),FI <~ x{5I 九. 简化
]%"Z[R 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。
U_Emp[ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
RR*z3i`PP 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:
&.K=,+0_R/ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
/,c9&it(M +-*/&|^等
8!S="_ 2. 返回引用。
(y=P-nm =,各种复合赋值等
ZsNUT4 3. 返回固定类型。
\Vr(P> 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
;'p X1T 4. 原样返回。
8 mV`|2> operator,
>=r094< 5. 返回解引用的类型。
aG`G$3 _wx operator*(单目)
) l0=jb 6. 返回地址。
FwmE1, operator&(单目)
on\0i{0l8 7. 下表访问返回类型。
T1\.~]-msb operator[]
ZWh:&e( 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
.'L@$]!G operator<<和operator>>
6(<M.U_ft b?h"a<7 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。
r6*0H/* 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
i,$*+2Z d+ql@e ] template < typename Left >
/$/\$f$ struct value_return
OB;AgE@ {
LtXFGPQ f template < typename T >
,hYUxh45 struct result_1
D9 ,~Fc {
d=Q0/sI& typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
L`yS' } ;
rR^VW^|f 3#^xxEu template < typename T1, typename T2 >
k0{Mq<V*% struct result_2
.' 3;Z'%"g {
z*I= typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
L+9a4/q } ;
U3ED3)
D } ;
UXR$ 7<D+ N r
uXXd <+
>y GPp 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
j""u:l^+x $*`fn{2 下面我们来剥离functor中的operator()
`?2S4lN/ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
W29@`93 Ag#p ) return l(t) op r(t)
W5HC7o\4 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
<G}>Gk8x return op l(t)
{UvZ return op l(t1, t2)
!E4YUEY6 return l(t) op
7:9WiN5b return l(t1, t2) op
"qMd%RP return l(t)[r(t)]
7o'kdYJzo return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
G0xk @SE FgKDk!ci 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:
p/4GOU5g 单目: return f(l(t), r(t));
lJ:B9n3OzT return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
k
32Jz.\B 双目: return f(l(t));
$:{uF# return f(l(t1, t2));
J XbG|L 下面就是f的实现,以operator/为例
qIuY2b`6 s{'r'`z. struct meta_divide
sMs 0*B-[ {
w)5eD+n\- template < typename T1, typename T2 >
&,3.V+Sz static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
|r%6;8A]i {
g()YP return t1 / t2;
D)K/zh) }
'\[GquK;P } ;
`G@]\)-! yI)~- E. 这个工作可以让宏来做:
OF2*zU7M 3K_J"B*7 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
ROW8YTYb template < typename T1, typename T2 > \
M(jSv static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
[qI, $ + 以后可以直接用
bmGIxBRq DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
W(9-XlYKE 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
=M*31>"I0 (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。。。)
E}b"
qOV 3.xsCcmP qVx4 t"%L> 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
(w6 024~ 6Y`eYp5A template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
K*d+pImrV class unary_op : public Rettype
Vyf r>pgW1 {
G ZDyw9 Left l;
8I$>e ( public :
MOJKz!% unary_op( const Left & l) : l(l) {}
SdeKRZ{o hDSt6O4za template < typename T >
l> W?XH typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g;UB+Y 247 {
qa.nm4"6+ return FuncType::execute(l(t));
+%UfnbZ }
l*e*jA_>:7 a[1^)=/DM template < typename T1, typename T2 >
5.q2<a : typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|p-, B>p! {
3ktjMVy\ return FuncType::execute(l(t1, t2));
&&nvv &a }
hV)D,oN3 } ;
}N&}6U 2ed$5.D p$`71w)'[ 同样还可以申明一个binary_op
[sy~i{Bm 0L S,(v4 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
3-`IMNn! class binary_op : public Rettype
I~-W4{ {
x&@. [FJhO Left l;
zgI!S6q Right r;
'-N `u$3Y public :
N^*%{[<5 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
|a*VoMZ bqWo*>l template < typename T >
LPc)-t|p" typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wqk D {
I}q2)@ return FuncType::execute(l(t), r(t));
@@-n/9>vs }
jAie[5 MX2]Q template < typename T1, typename T2 >
!ow:P8K? typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:k*'MU} {
Ub2t7MU return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
&)zNu }
%JF^@\E!| } ;
p.A_,iE UyTsUkY 6!*be|<& 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
<2"' R(4", 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
#>iBu:\J DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
ywTt<;
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。
sEkfmB2J/ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
q^; SZ^yW5 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。。。
)CJXkzOX 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
-d1 YG[1| 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)
/99S<U2ej 下面是修改过的unary_op
YcOPqvQ O]3$$uI=QE template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
EmNJ_xY class unary_op
n=J~Rssp {
(H5nz': Left l;
Iv+JEuIi ,h,OUo]LIY public :
iO 9.SF0:
6?$yBu9l unary_op( const Left & l) : l(l) {}
P{fT5K| ~"|MwR!0 template < typename T >
`?E|frz[ struct result_1
`?f6~$1 {
gB|>[6 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
-FpZZ8=,M2 } ;
-@L7!,j =z^2KH template < typename T1, typename T2 >
!xk`oW struct result_2
.8e]-^Z {
`yF6-F typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
.j^tFvN~L } ;
iMjoatt 9^;Cz>6s template < typename T1, typename T2 >
G5*"P!@6 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2^ uP[ {
6Cw+ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
/5:2g#S4 }
epN>;e z I]Ev6>=; template < typename T >
]Q0m]OaT typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~&HP}Q$#f {
3 @a hN2 return OpClass::execute(lt(t));
Hi%)TDfv }
'F2g2W` zUq ^ } ;
idsBw!DB )|3BS` B|d-3\sn 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
dynkb901s 好啦,现在才真正完美了。
t2x2_;a 现在在picker里面就可以这么添加了:
Nm$Ba.Rg abMB- template < typename Right >
@};
vl picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
_D+pJ{@W {
gy5 ^JL return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
GmhfBW? }
P* X^)R 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
oZ,J{I!L _E %!5u t57MKDn s>J\h 6-E>-9]'E 十. bind
B(|*u 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
>0F)^W? 先来分析一下一段例子
ncGt-l<9 tJBj9{ ^?M# |> int foo( int x, int y) { return x - y;}
)[b\wrc bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
i%@blz:_Y bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
8c`EB-y 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
H!'Ek[s+ 我们来写个简单的。
ycq+C8J+Ep 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
n(uzqd 对于函数对象类的版本:
t=nZ1GZyM 8k{KnH template < typename Func >
Mi~x(W@}3 struct functor_trait
=kzuU1s {
G&Fe2&5!w typedef typename Func::result_type result_type;
rU4;yy*b } ;
NF "|*S 对于无参数函数的版本:
F(O"S@ +Y?)? template < typename Ret >
bG)EZ struct functor_trait < Ret ( * )() >
o$QC:%[# {
A"tE~m;"7 typedef Ret result_type;
CdZ. T/x } ;
m!5MGq~ 对于单参数函数的版本:
gV}c4>v( !78P+i template < typename Ret, typename V1 >
~P7zg!p/q struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
[][ze2+b {
E"%dO typedef Ret result_type;
|LV}kG(2 } ;
{x,d9I 对于双参数函数的版本:
d\ I6Wn |.*nq template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
.oS[ DTn5S struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
&w!(.uDO {
8]K+,0m6 typedef Ret result_type;
T)MX]T } ;
{S@gjMuN 等等。。。
s"UUo|hM 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
++sbSl)Q BT)PD9CN( template < typename Func >
WA6reZ struct func_return
lY&Sx{- {
'4Drs}j5 template < typename T >
P3!JA)p6a struct result_1
`pb=y} {
D\^mh{q( typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
M
~;]d } ;
|(<A)C _z=ytt9D template < typename T1, typename T2 >
YEa<zhO8 struct result_2
XuoyB{U {
;V?3Hwl typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
00B,1Q HP } ;
82)%`$yZw[ } ;
uZM%F) MQe|\SMd .sjv"D" 最后一个单参数binder就很容易写出来了
@;G%7&ps o)f$ 7. template < typename Func, typename aPicker >
tkYPfUvTE class binder_1
cOf.z)kf6 {
\kZ@2.pN Func fn;
URbHVPCPb aPicker pk;
-FF#+Z$ public :
Yl&bv#[z m*wDJEKo template < typename T >
0.S7uH%" struct result_1
H|S hi / {
2:@,~{`#* typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
OI_Px3)
y } ;
Kv)Kn8df f?r{Q template < typename T1, typename T2 >
AJ>$`= struct result_2
]VR79l {
:-_"[:t 5Z typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
0Bt>JbGs4 } ;
eiCmd
=O7 ev#/v:$? binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
jM-7 @QMU$]&i] template < typename T >
GkxQEL typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"Lyb4# M {
d/3bE*gr
return fn(pk(t));
n/Dg)n? }
e,xJ%f template < typename T1, typename T2 >
PMi.)%++ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
LSR0yCU
{
i= R%MH+ return fn(pk(t1, t2));
K8/jfm }
E9b>wP } ;
;?q-]J? j115:f ]Q,&7D
Ah 一目了然不是么?
w`EC6ZN 最后实现bind
GTi=VSGqF n{\d g[' 7 $ template < typename Func, typename aPicker >
La28%10 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
HWIn.ij {
p' 6h9/ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
6B]i}nFH{+ }
f,kV >7)QdaB 2个以上参数的bind可以同理实现。
rmi&{o: 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。
\x<,Ma=D QL @SE@" 十一. phoenix
&lID6{7 9Z Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
1h|qxYO Pc`)D:/}R for_each(v.begin(), v.end(),
p(-EtxP (
*Kpw@4G do_
*ZV3]ig2$ [
xi=0kO cout << _1 << " , "
vT MCZ+^g ]
OLWn0 .while_( -- _1),
S(Z\h_m( cout << var( " \n " )
WL|71?@C )
:`K2?;DC8 );
NiEz3ODSi Xq_hC"s 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:
KYy oN 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
Q@|"xKa operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
>sdF:(JV& 那么我们就照着这个思路来实现吧:
#S]O|$&* *%\Xw*\0 W6`_lGTj template < typename Cond, typename Actor >
A~v[6*~> class do_while
;pS+S0U
{
?&!!(dWFH Cond cd;
++UxzUd Actor act;
FRL;fF public :
txm6[Io template < typename T >
'f0R/6h\3s struct result_1
gV$0J?Pr. {
JvEW0-B^l, typedef int result_type;
3UF^Ff<wo } ;
EuA352x ?9 W2ax-4 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
O2"@09: C^LxJG{L5 template < typename T >
4]E1x l typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_j4K {
+K8T%GAr do
QpiDBJCL {
~}/_QlX` K act(t);
,$aqF<+; }
T24$lhM while (cd(t));
\acGSW
.c return 0 ;
eL'fJcjw< }
M04u>|
, } ;
fOKAy' =*.S<Ko) /cVZ/" 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
vR pO0qG 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
gv&Hu$ca 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。
)Jw$&%/{1 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
oLtzPC 下面就是产生这个functor的类:
[S-#}C?~ /XA*:8~! 9xK#(M template < typename Actor >
bdvpH DA class do_while_actor
WRRR "Q$ {
!b+!] 2~g} Actor act;
P(o>UDy public :
T!pA$eE do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
:o87<)
_F +;*4.} template < typename Cond >
^jcVJpyT@R picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
"Er8RUJA } ;
4N1)+W8k*
;5 :T>OJ"p 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
i7rk%q 最后,是那个do_
n<@C'\j@ #Uep|A 1(_[awBx class do_while_invoker
Su[(IMw {
E$A=*-u public :
@7;}6,) template < typename Actor >
Q'hs,t1< do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
|eFaOL| {
~$rSy|19 return do_while_actor < Actor > (act);
mVN\ }
&OkPO| } do_;
_PQk<QZ <]_[o:nOP 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
^rO!- 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
}[PC
YnS 最后来说说怎么处理break和continue
qP zxP @4
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。
jK%Lewq 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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