一. 什么是Lambda
TO,rxf 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
9{j66 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,
ENh!N4vbO @xsCXCRWVV ~](fFa{ OPBt$Ki class filler
UueD(T;p {
B~'MBBD" public :
0:KE@= void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
e$c?}3E!z } ;
<ktzT&A )x#5Il
H ]<DNo&fw 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:
9]$8MY a'\By?V]
')S;[= v iAMtejw for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
6{d6s#|% U-wLt(Y< ~{>?*Gd&T 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
t"j|nz{m B@Nt`ky0* ,~zj=F Q-rL$%~=' 二. 战前分析
Y<\^7\[x 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
'cDx{? 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
zBf-8]"^ !e#xx]v3 Bqws!RM'&@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
rg(lCL&:S /* --------------------------------------------- */
wxLXh6|6%_ vector < int *> vp( 10 );
6`\]derSon transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
y%]8'q$ /* --------------------------------------------- */
H]<]^Zmjy sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
(UNtRz'=; /* --------------------------------------------- */
gJ2
H=#M int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
(kTXP_ /* --------------------------------------------- */
h!&sNzX for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
PU9`<3z5 /* --------------------------------------------- */
R4%P:qM for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
9+Y D!y 5H,G- M
ixwK, >zY \Llv 看了之后,我们可以思考一些问题:
dEM?~? 1._1, _2是什么?
o?Sla_D 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。
,gnQa 2._1 = 1是在做什么?
LE?u`i,e=+ 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。
!a1i Un9 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。
[_y@M
] ]6tkEyuq s_jBu 三. 动工
4aZCFdc 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
g(0;[#@ )He#K+[}^4 %R0v5=2' *.y' (tj[ template < typename T >
aI#4H+/ class assignment
#`tD1T{; {
go)p%}s T value;
U6 82Th public :
hQJWKAf,/ assignment( const T & v) : value(v) {}
a!Yb1[ template < typename T2 >
nN`"z3o T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
AZFWuPJo } ;
|U[y_Y\a Q 882B1H r
-f 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
d+z[\i 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
urY`^lX~ G2mNm'0 FN"rZWM X<Za9 class holder
b5ie <s {
UPCQs", public :
zCXqBuvu1 template < typename T >
[ET6(_=b assignment < T > operator = ( const T & t) const
m^!Sv?hV {
yYAnwf return assignment < T > (t);
}$&WC:Lg }
.PVLWW } ;
eVnbRT2y& ?)A2Kw>2 `]2@_wa 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
d5xxb _oE y[HQBv static holder _1;
ui.'^F< Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
;?9A(q_Z }F{=#Kqn^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
&>}.RX]t 而不用手动写一个函数对象。
+!&$SNLh( :B#EqeI M1=_^f=&. zi!#\s^ 四. 问题分析
t/:w1rw 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。
XK 3]AYH 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。
9\51Z:> 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
J6|JWp 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
C@@$"}%v2 下面我们可以对这几个问题进行分析。
hN4VlNKu i^%-aBZ 五. 问题1:一致性
< tQc_ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
l=Wd,$\ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
7u%a/ < IlHY%8F{ struct holder
kJ8vKcc {
t!l%/$- //
DA <ynBQ template < typename T >
n85r^W T & operator ()( const T & r) const
RebTg1vGu {
Z*bC#s? return (T & )r;
me. /o(!? }
yKDZ+3xK] } ;
sMi{"`37 8$ DwpJ 这样的话assignment也必须相应改动:
ce5nG0@# M'u=H template < typename Left, typename Right >
,RK3eQ class assignment
g3rRhS {
ltEF:{mLe# Left l;
QFzFL-H~N Right r;
Yn1?#%% public :
%_tk7x assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
xURw, template < typename T2 >
q:yO92Ow T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Xu]h$%W } ;
4;\Y?M}g? %8Yyj{^!( 同时,holder的operator=也需要改动:
_W9&J&l0so *-z4 <LAa template < typename T >
94z8B;+H] assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
qz:]-A {
A7'b Nd6f9 return assignment < holder, T > ( * this , t);
5^F]tRz- }
uu3M{*} i`~~+6`J 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) 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Yq0# #__ $xcv > return l(rhs) = r;
F!R2_89iy 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
" dT>KQ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
`cO|RhD@ no3Z\@% template < typename Tp >
0#=W#Jl> class constant_t
%^')G+>i {
8*)4"rS const Tp t;
EW;1`x public :
;.0LRWcJ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
3uO8v{` template < typename T >
[0op)Kn const Tp & operator ()( const T & r) const
P CsK() {
JjDS"hK# return t;
w -dI<s }
[|z'"Gk{
} ;
^N{X " \P@S"QO 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
]-EN/V 下面就可以修改holder的operator=了
_Y7:!-n} \4@a template < typename T >
'RQiLUF assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
V g6S/- {
!=knppY return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
+U=KXv }
u7 u~ ecT]p 同时也要修改assignment的operator()
s[Gswd }#|2z}! template < typename T2 >
[k~C+FI T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
z"3H{ A 现在代码看起来就很一致了。
.)0gz!Z [)k2=67 六. 问题2:链式操作
4L$};L 现在让我们来看看如何处理链式操作。
i]@c.QiFN 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。
YR8QO-7
.) 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。
pLJeajv)z 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
.> ,Z kS 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
XJ\_V[WA 2+Vp'5>& template < typename T >
6,zDBax struct result_1
]wR6bEm7 {
dL(4mR8 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
D0KELAcY } ;
i2U/RXu E]?2!)mgce 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:
d~,n_E$q; -rRz@Cr template < typename T >
+ruj struct ref
Ss+F9J
{
LiF.w:} typedef T & reference;
@M9_j{A } ;
>!<V\
Fj1 template < typename T >
0*{@E%9 struct ref < T &>
.:SfMr;G {
@@; 1%z typedef T & reference;
S~} +ypV } ;
Jb6& qWkx:-g] 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
x;*VCs )Jmw|B template < typename T >
8vu2k> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
F-i&M1\_ {
78gob&p? return l(t) = r(t);
0x6@{0 }
}:"R-s 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。
ELD
+:b 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
fA;x{0CAMX m9uUDq#GJ 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
tPA"lBS ! _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
HN^w'I'bp _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
)y5iH){! +5 调用divide的对象返回一个add对象。
FmR\`yY_, 最后的布局是:
a3*.,%d Add
_5Bu [I / \
<)"iL4 kDI Divide 5
OY$7`8M[ / \
9.jG\i _1 3
OfW%&LAMQ 似乎一切都解决了?不。
rC~_:uXtE 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。
,Qga|n8C 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。
^75pV%<% 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:
\?[O,A Jr|K> template < typename Right >
8 `yB assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
+)% ,G@-` Right & rt) const
$.=5e3 {
&C\=!r0j^ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;%M2x5 }
tYF$#Nor#k 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
EwC5[bRjUp 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。
D~XU`;~u 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。
7Z9.z4\ 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。
"hJ7 Vv_ 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。
{P,>Q4N 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?
|yuGK 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:
V#+126 uF.Q " ,< template < class Action >
elNB7%Y/ class picker : public Action
iz,]%<_PE {
3KB|NS public :
:LU"5g picker( const Action & act) : Action(act) {}
!>?4[|?n< // all the operator overloaded
JvT%R`i } ;
@263)`9G !^n1 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。
"K/[[wX\b 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:
+?ws !LgF U;^CU!a template < typename Right >
3}v0{c picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
nYo&x' {
A&xab return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
# w
i&n }
'
}y]mFpF 9<+;hH8J_r Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
n U+pnkMj 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。
&h98.A*& >aNbp template < typename T > struct picker_maker
B:B0p+$I
{
nD^{Q[E6= typedef picker < constant_t < T > > result;
]t8{)r } ;
JI28O8 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
{Q}!NkF1 {
"FD<^
typedef picker < T > result;
yd\5Z[iEp } ;
Krt$=:m|1 f>.`xC{ 下面总的结构就有了:
^\xCqVk_R 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。
FF5tPHB 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。
N[- %0 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
nL "g2 3 至此链式操作完美实现。
V,99N'o~x |_xZ/DT ]b5%?^Z# 七. 问题3
,+swH;=7#r 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。
|?4~T: ~xsb5M5 template < typename T1, typename T2 >
Yg\{S<wr ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5]A$P\7~1 {
fU\k?'x_ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
fzq'S]+ }
5WrIg(l (MF+/fi 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
@S/g,;7" W)G2Cs?p template < typename T1, typename T2 >
}Rf}NWU)| struct result_2
xkk@{}J\ {
Qivf|H619 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
<DA{\'jJ } ;
w!=_ nsM>% +o 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
ze#rYN vo/ 这个差事就留给了holder自己。
'Qp&,xK \}]=?}( (:</R$I template < int Order >
Y3 Pz00x class holder;
:pL1F)-* template <>
y\r^\ S9% class holder < 1 >
a+4`}:KA# {
SXT@& @E public :
=rf)yp-D template < typename T >
(Von;U struct result_1
WcV\kemf {
wsdB;
6%$ typedef T & result;
1[fkXO{ } ;
1Ovx$* template < typename T1, typename T2 >
*o:BoP=S struct result_2
Qd&d\w/ {
3[00-~&U typedef T1 & result;
MX4 :e>dtd } ;
Pl>nd)i` template < typename T >
d=xI typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
;L\!g%a {
qY*%p return (T & )r;
T_5*iwI }
m M\!4Yi`7 template < typename T1, typename T2 >
>uP{9kDm typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
V{a}#J {
!.tL"U~4 return (T1 & )r1;
&"~,V6,q }
.&*
({UM } ;
=DmPPl{ vkNZ -`+I template <>
IxK 3,@d class holder < 2 >
ZYl-p]\*y {
6I5[^fv45G public :
)Ta]6 template < typename T >
^-csi struct result_1
/:*R -VdF {
n##w[7B* typedef T & result;
k`iq<b } ;
RpaA)R, template < typename T1, typename T2 >
$@ T6g struct result_2
qw
Kh,[] {
gOES2
4$2 typedef T2 & result;
g# 9*bF } ;
~PH1|h6 template < typename T >
E:dT_x<Y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
#Kb)>gzT {
I2Or&
_ return (T & )r;
7DHT)9lD/ }
qI4R`P" template < typename T1, typename T2 >
}{w_>!ee typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+i q+ {
JJbM)B@- return (T2 & )r2;
Q%AS;(d }
2jrX } ;
am$-sh72 =`7)X\i@z nfd?@34"A2 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> >。
;|2;kvf"w 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
+gD)Yd 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
.x-Z+Rs{g q9a
wzj return l(i, j) = r(i, j);
NZw[.s>n
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
J~yd]L> *fuGVA return ( int & )i;
zM9) .D
H return ( int & )j;
=%nqMV(y 最后执行i = j;
CB{k;H 可见,参数被正确的选择了。
:'^dy%&UB +2k|g2 D .oS8' R(7X}*@X |]2eGrGj4 八. 中期总结
3Oig/KZ 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:
Yf2+@E 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
[y&h_w. 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
@gl%A&a 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
MCWG*~f RZ,<D I i5~ /+~ &oK/]lub Q,M/R6i- 2dV\=vd 九. 简化
83 ^,'Z 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。
"=Fn.r4I 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
.o,51dn+ s 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:
ekk&TTp# 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
MkV*+LXC +-*/&|^等
GWkJ/EX 2. 返回引用。
"ppb%= =,各种复合赋值等
o4I!VK(C#s 3. 返回固定类型。
fb=$<0Ocj 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
PB3!; 4. 原样返回。
VkP:%-*#v operator,
A](}"Pi!n 5. 返回解引用的类型。
?D$b%G{ operator*(单目)
s%TO(vT 6. 返回地址。
@*`UOgP7 operator&(单目)
|{|r?3 7. 下表访问返回类型。
G]3ML)l operator[]
^$s~qQQ}B 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Iz$W3#hi operator<<和operator>>
J'Mgj$T $ 5)zh@aJ@ 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。
IkXKt8`YVA 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
|EEz>ci S
bqM=I+ template < typename Left >
'>WuukC struct value_return
YvP"W/5 {
TAXkfj template < typename T >
|9i/)LRXe struct result_1
Z_4H2HseL {
uRq#pYn@ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Er+3S@sfq, } ;
s?\9i6 fOjt` ~ToI template < typename T1, typename T2 >
d\<aJOi+- struct result_2
#/sE{jm {
17[t_T&Ak9 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
M0IqQM57N } ;
>fzzrD}] } ;
kFZu/HRI >zx50e) u.K'"-xt4K 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
ujp,D#xHP VEYKrZA 下面我们来剥离functor中的operator()
uB&I56 首先operator里面的代码全是下面的形式:
cS ;=_%~ I8oKa$RF return l(t) op r(t)
AiHDoV+- return l(t1, t2) op r(t1, t2)
LGgx.Z return op l(t)
Q_|S^hxQ return op l(t1, t2)
uM!r|X)8 return l(t) op
f!kdcr=/" return l(t1, t2) op
iqKfMoy5 return l(t)[r(t)]
Wes"t}[25 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
ZYt"=\_ DBrzw+;e3 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:
&l}xBQAL 单目: return f(l(t), r(t));
T7Qd
I[K%b return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
N*)8L[7_; 双目: return f(l(t));
\]:NOmI^' return f(l(t1, t2));
ghd[G} 下面就是f的实现,以operator/为例
p){RSq K.L+;
nQ struct meta_divide
f%%En5e+ {
Q_h+r!b template < typename T1, typename T2 >
?;7>`F6ld static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
f7AJSHe {
yW,#&>]# | return t1 / t2;
gl{PLLe[} }
+q?0A^C> } ;
P##( V!YR u2m{Yx| 这个工作可以让宏来做:
~ilBw:L-3 .?)oiPW# #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
<+JFal template < typename T1, typename T2 > \
0J,d9a [1 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
G/;aZ 以后可以直接用
zgOwSg8 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
.xQ'^P_q 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
.8xacVyK2 (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。。。)
Ox1QP2t6Y 8n
p>#V lSv;wwEg 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
[#fqyg $<DA[
%pv template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
FNRE_83 class unary_op : public Rettype
Q6<Uuiw {
>l*9DaZ Left l;
eeR@p$4i public :
e$|)wOwU unary_op( const Left & l) : l(l) {}
fe`G^hV i]WlMC6 template < typename T >
HSFf&|qqx typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
gG> ^h1_o~ {
?PtRb:RHt return FuncType::execute(l(t));
-^yc yZ }
3$f5][+U /'^>-!8_1 template < typename T1, typename T2 >
tl#s: typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6y!?xot {
X(q=,^Mp return FuncType::execute(l(t1, t2));
gx
R|S
}
W
9MZ } ;
m&c(N Olh-(u:9+O mK&9p{4#U 同样还可以申明一个binary_op
l'8wPmy%N i_^NbC template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
I`>%2mP[C class binary_op : public Rettype
D??/=`|8 {
dp W%LXM_ Left l;
;XuEMq,Di Right r;
n,LKkOG public :
]KT,s]. binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
[:'?}p p arG template < typename T >
md
LJ,w?{ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L uKm {
pC
Is+1O/ return FuncType::execute(l(t), r(t));
!sWBj'[> }
2{:
J1'pC ?2>v5p template < typename T1, typename T2 >
.Sw'Bo!Ee typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
T<GD !j( {
7OHw/-j\ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
nOzTHg8 }
|H@p^.; } ;
glIIJ5d|, IcA~f@ eZ$1|Sj]j 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
a$&6a
比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Mc^7FWkw DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Lxrn#Z eM 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。
2 -8:qmP( 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
fbkjK`_q 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。。。
"b7C0NE 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
IV*$U7~ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
b;ZAz
下面是修改过的unary_op
rJj~cPwL" 1OS3Gv8jc~ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
POs~xaZ`H class unary_op
%W@IB8]Vr {
( "z;Q?( Left l;
S3wH
M 9h pM*wt public :
6%1o<{(%f T+!kRigN~P unary_op( const Left & l) : l(l) {}
?!-im*~w wB"Gw` D template < typename T >
5(Oc"0''H struct result_1
FQl|<l6 {
>Sah\u` typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
4+bsG6i } ;
Okc*)crw 8
\Oiv$r template < typename T1, typename T2 >
?Qk#;~\yB struct result_2
)CQ}LbX Zy {
3Re\ T typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Ev#aMK } ;
. %7A7a LXl! !i% template < typename T1, typename T2 >
yK3z3"1M? typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
EV$n>. {
"KwKO8f return OpClass::execute(lt(t1, t2));
P2F>iK#U }
q>X2=&1 D3ad2vH template < typename T >
*h6i9V%' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1A`";E& {
(0f^Hh wF return OpClass::execute(lt(t));
iq-o$6Pg }
G> >_G<x s6uAF(4, } ;
Cn '=_1p U 7?ez pXa? Q@6 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
N3) v,S- 好啦,现在才真正完美了。
k*^W
lCZ3 现在在picker里面就可以这么添加了:
#w6CL "-%H</ template < typename Right >
v^'~-^s
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
iSHl_/I< {
nrBitu, return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
<X*8Xzmv }
:DJ@HY 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
w4a7c 5;Xrf= ;"z>p25=T 9v0|lS!- xkovoTzV 十. bind
FeLP!oS> 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
V;jz0B 先来分析一下一段例子
/G ;yxdb >Z%`&D~u !)34tu2 int foo( int x, int y) { return x - y;}
ZbUf|#GTB bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
p6'8l~W+ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
v'tk:Hm1 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
*2F}e4v 我们来写个简单的。
zdE^v{}| 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
/+msrrpD 对于函数对象类的版本:
X Rn=;gK%J 6Y^o8R template < typename Func >
{J$aA6t:"T struct functor_trait
$!Tw`O {
@@jdF-Utj; typedef typename Func::result_type result_type;
J7xmf,76w } ;
E12k1gC` 对于无参数函数的版本:
r8rR _M{P l.$#IE template < typename Ret >
T!bu}KO struct functor_trait < Ret ( * )() >
se[};t: {
m@YLZ typedef Ret result_type;
Ay]5GA!W+ } ;
"RLb wm~ 对于单参数函数的版本:
-wB AFr HV@:!zM template < typename Ret, typename V1 >
{QID @ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
nKdLhCN'= {
Q1z04m1_y[ typedef Ret result_type;
yhaYlYv[_3 } ;
Sls>
OIc 对于双参数函数的版本:
5oS\uX| o6 /?WR 9 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
VM[8w` struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
@d\F; o< {
"|if<hx+ typedef Ret result_type;
3nO|A: t } ;
$$a"A(Y 等等。。。
tF|bxXsZ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
h.*|4; (agdgy:# template < typename Func >
.FU EF) struct func_return
;/@R{G{+~; {
2olim1 template < typename T >
9[`6f8S_$ struct result_1
:9}*p@ {
}wVrmDh \ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
!T*izMX} } ;
9=|5-?^ !r<7]nwV template < typename T1, typename T2 >
lK-I[i! struct result_2
#^Y,,GA {
:"4~VDu typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
}MNm>3 } ;
cF6|IlhO } ;
iX=*qiVX Qxwe,: 5WUrRQ?E 最后一个单参数binder就很容易写出来了
>EY0-B o&]qjFo\m template < typename Func, typename aPicker >
k;sUD mrO class binder_1
S~T[*Z/m {
X6)LpMm Func fn;
SpgVsz aPicker pk;
cnR>)9sX public :
-LyIu# ze-iDd_y template < typename T >
T1E{NgK struct result_1
L" o6)N {
nV,a|V5Xm typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
cQ`,:t#[ } ;
?U |lZ~o +~-|(
y template < typename T1, typename T2 >
V+^\SiM struct result_2
g=)@yZ3>v {
;bX{7j typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
.qZ<ROZ } ;
b|N EU-oy mWh:,[o binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
`JRdOe CVm*Q[5s" template < typename T >
R:Lu)d>= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,0~=9dR {
MYjCxy-;A return fn(pk(t));
O%Mh
g\#B }
6[cMPp x template < typename T1, typename T2 >
&\LbajP:+ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tm$3ZzP4 {
.MKxHM7 return fn(pk(t1, t2));
Fq8Z:;C8 }
[(C lvGx } ;
KLX>QR@ w^~,M3(+)1 =6Z1yw7s 一目了然不是么?
[lf[J&}X 最后实现bind
m\(a{x w"~T5%p zIu1oF4[ template < typename Func, typename aPicker >
H_{Yr+p picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
,D8Tca\v {
BEw(SQH return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
?IK[]=! }
aa|xZ C-8@elZ1 2个以上参数的bind可以同理实现。
YJ6Xq||_ 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。
k@?<Aw8_X :0J;^@ 十一. phoenix
NunT1ved Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Af;$}P ="V6z$N for_each(v.begin(), v.end(),
LVSJK.B (
mz47lv1? do_
"h
"vp&A [
C`fQ` RL\ cout << _1 << " , "
}u
:sh >2 ]
^W^%PJD| .while_( -- _1),
jN'zNOV~ cout << var( " \n " )
j*GYYEY )
7>#74oy );
7z}NI,R}1 .mMM]*e[0 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:
Hg]r5Fe/c 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
xT%CY(:9X operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
)Ipa5i>t 那么我们就照着这个思路来实现吧:
$(BW |Pc ~MOIrF @>:r'Fmu- template < typename Cond, typename Actor >
O%OeYO69 class do_while
"bJW yUb {
./u3z|q1 Cond cd;
%
_ N-:.S Actor act;
*t63c.S public :
WawOap template < typename T >
Ls( &. struct result_1
Hd
:2 {
d%iMjY`~[g typedef int result_type;
gF&1e5`i } ;
T{Av[>M LBTf}T\ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
iNcB6,++ 06ZyR@.@v template < typename T >
XLB7
E typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)Zox;}WK+ {
H?PaN)_6-+ do
d-X<+&VZ {
mk}8Cu4 act(t);
1$4dzI() }
f mf(5 while (cd(t));
svN&~@l return 0 ;
y6fYNB }
@PutUYz } ;
_qr?v=,-A s_/CJ6s rOX\rI%0+ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
dW6sA65<Y 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
MGK%F#PM 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
T)MKhK9\Ab 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
k*J0K=U| 下面就是产生这个functor的类:
d-y8c V!uW\i/ nwf(`=TC template < typename Actor >
(V&$KDOA class do_while_actor
xtyOG {
v#TU7v?~ Actor act;
N^v"n*M0| public :
U<K)'l6#2n do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
c1Skt =nGgk}Z template < typename Cond >
K9]L>Wj picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
",Mr+;;:[ } ;
Dc2H<=]; \<TWy&2& +xp)la. 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
!#3v<_]#d 最后,是那个do_
*jM]:GpyoU h:xvnyaI <v%Q|r class do_while_invoker
0-6rIdDTM {
:pq+SifP public :
-e(e;e template < typename Actor >
6o6I]QL do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
n86LU Sj5 {
!cW6dc^ return do_while_actor < Actor > (act);
.k cyw>T`I }
e w?4; } do_;
"Doz~R\\ 1R-WJph 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
7_HFQT1.N 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
f}=>c|Do 最后来说说怎么处理break和continue
H}?"2jF 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。
id+ ~ V 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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