一. 什么是Lambda
*Sps^Wl 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
v2k@yxt( 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,
2S-f5&o s"R5'W\U N5zx# g -F_cBu81V class filler
`\GRY @cg {
\,'4eV public :
qiH)J-
~GZ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
J&&)%&h'I } ;
}42Hhu7j u;+8Jg+xH/ RAWzQE} 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:
i|m8#*Hd \i+Ad@) *Qyu
QF M4(57b[` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
(I/iD.A ]-_ ma #}l$<7ZU 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
_}F_Q5) }QBL{\E! Xk\IO0GF =J|jCK[r 二. 战前分析
BS(jC 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
\Foo:jON 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
&2S-scP k(o(:-+x 31UxYBY for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
S|af?IW /* --------------------------------------------- */
;hF}"shJN vector < int *> vp( 10 );
+s^nT{B@\ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
a~?B/
g&_ /* --------------------------------------------- */
_]-8gr-T sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
U({N'y= /* --------------------------------------------- */
8 Vf#t!t int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
i[I&m]N /* --------------------------------------------- */
Ve${g`7& for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
a,(nf1@5 /* --------------------------------------------- */
|=07n K2 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
bR,Es~n \iaZV.#f mE_% h=\1ZQKC) 看了之后,我们可以思考一些问题:
(:F]@vT 1._1, _2是什么?
~f"3Wa*\B 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。
kR3wbA 2._1 = 1是在做什么?
%a|Qw(4\ 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。
(E7"GJ 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。
&nwS7n1eb pU'${Z~b M?DZShkV_ 三. 动工
EV-sEl8ki 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
/nsBUM[; HDTA`h?t; hnH<m7 }a#T\6rY template < typename T >
J5n6K$.d class assignment
Hzj8o3 {
'IFA>}e7W T value;
_`gkYu3R+ public :
)B+R|PZ, assignment( const T & v) : value(v) {}
fj/L)i template < typename T2 >
@3$ I T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
JZ+6)R } ;
T+aNX/c|> $gN\%X/n"1 Z6rZAwy 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
[VqiF~o, 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Wp+lI1t I?E+ 8)>T>-os EZ:?
(|h class holder
x2a
?ugQ {
S=lCzL;j" public :
[PB73q8 template < typename T >
IZm6.F assignment < T > operator = ( const T & t) const
k=mLcP {
L)&^Pu return assignment < T > (t);
Z,/^lg c, }
~cyKPg6 } ;
^#C+l |&xaV-b9W 1L+hI=\O 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:
}h1LH4 +H?g9v40 static holder _1;
VcXr!4M Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
""
>Yw/' oV;sd5'LG for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
j`q>YPp 而不用手动写一个函数对象。
\At~94 .ahY 1CO $y,KDR7^ QH4m7M@ni 四. 问题分析
#pgD-0_ 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。
4M> pHz4 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。
X lItg\R 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
1LSJy*yY 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
xb%Q[V_m 下面我们可以对这几个问题进行分析。
7w" !"W# B~k{f} 五. 问题1:一致性
'3U,UD5EG 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?|
`?.6}*4@_A 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
yUD@oOVC0 YgjW%q struct holder
7Ok-T10 {
0TA8#c //
ky]^N) template < typename T >
$[ S 33Q T & operator ()( const T & r) const
tmoCy0qWz {
b;d7mh4 return (T & )r;
7Hv6>z#m }
2bLc57j{`9 } ;
`7y3C\zyQ re/u3\S 这样的话assignment也必须相应改动:
<9"@<[[, EPLHw template < typename Left, typename Right >
{fDRVnI? class assignment
\p(0H6 {
BeQ'\#q, Left l;
-zMvpe-am& Right r;
$*$4DG1gaR public :
"%+||IyW assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
VyNF)$'T template < typename T2 >
}Hg\
tj}i T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
f/Y7@y } ;
tDah@_ 2]Cn<zJ 同时,holder的operator=也需要改动:
x1`(Z|RJ o6|-
:u5_/ template < typename T >
lH`c&LL-=! assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
l{.PyU5) {
*0@Z+'M? return assignment < holder, T > ( * this , t);
j DEym&- }
Z L0k
^_3$f 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。
5wh(Qdib 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
yx&}bu\ EZ/_uj2&SN return l(rhs) = r;
)
?kbHm 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。
B*3_m
_a 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
!Sy9v ".Q]FE@> template < typename Tp >
#DguV class constant_t
0Bp0ScE|FA {
7Dl^5q.| const Tp t;
'Kkp!eZQ~ public :
,wg (}y' constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
IcQpbF0 template < typename T >
s/~pr.>-l const Tp & operator ()( const T & r) const
.,(x7? {
i$3#/*Y7_L return t;
{yT<22Fl }
8KigGhY'ms } ;
+/%4E % )v+&l9D 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
[]N&,2O 下面就可以修改holder的operator=了
N;P/$ y
c<%f template < typename T >
0QquxYYw, assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
h82y9($cZ {
&WAU[{4W return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
+/n]9l]#h }
\8a014 !=;Evf 同时也要修改assignment的operator()
imwn)]L R knHrMD; template < typename T2 >
XAF]B,h= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
H&F2[ j$T 现在代码看起来就很一致了。
xDekC~Zq Bqa_l| 六. 问题2:链式操作
@W(,|xES 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Sjwwc6_c 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
_}']h^@Z 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。
Gv 8Z 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。
/i Xl]< 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
F$JA
IL{W yJqDB$0 template < typename T >
:18}$ struct result_1
hZUS#75M5 {
wV$V X typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
P&5vVA6K7 } ;
#q0xlF@ GO][`zZJ] 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:
XM?c*,=fu p((. (fx template < typename T >
Cx(HsJ!, struct ref
4U)%JK.ta {
$1)NYsSH/H typedef T & reference;
T?u*ey~Tv } ;
/Z#AHfKF template < typename T >
93w$ck},?G struct ref < T &>
Of-gG~ {
C`3fM05g typedef T & reference;
^( C,LVP< } ;
98<^!mwF c[OQo~m$ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
M5`m5qc3 /n,a0U/ template < typename T >
*x2u typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
3+U2oI:I {
X88I|Z'HIh return l(t) = r(t);
O,J,Q|`H& }
95D(0qv 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。
x5U;i 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
d]=>U^K #&{)`+!" 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
u6\W"LW _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
=5%}CbUU)4 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
s\3ZE11L +5 调用divide的对象返回一个add对象。
;lTgihW- 最后的布局是:
<_bGV Add
=*y{y)B^g / \
b%X}{/ n Divide 5
}_Sgor83n / \
i~HS"n _1 3
m Ub2U&6( 似乎一切都解决了?不。
[vdC $9z, 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
q> #P| 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
D{[i_K OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
Pc~)4>X< ;]/cCi template < typename Right >
JvW!w)$pY assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
8Waic&lX~ Right & rt) const
Z>@\!$Mc {
jJ_6_8# return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
SS,'mv }
c/3]M>+M 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
@(tuE XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
<("P5@cExU 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
3URrK[%x` 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
?nR$>a` 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。
}T=\hM 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?
,}Ic($To 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:
(jE[W: \ $9n
` template < class Action >
Y:'c<k class picker : public Action
<jVk}gi)Jp {
k1FG$1. public :
~BI! l picker( const Action & act) : Action(act) {}
3e^'mT // all the operator overloaded
-f(<2i } ;
gBd~:ZUa _Nbh Wv 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。
|qibO \_ 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:
V3\}]5 FC8=
ru template < typename Right >
A)^A2xZQ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
?[O Sy.6 {
l{\@+m return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
QlxlT $o} }
FCYZ9L5uF gJZ9XLPC Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
t4iV[xl3F 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
RveMz$Yy ( e(<4-& template < typename T > struct picker_maker
}*0*8~Q'5 {
=CO#Q$ typedef picker < constant_t < T > > result;
"[]72PC } ;
af7\2g3* template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
TWQ{,
B {
>E(IkpZ typedef picker < T > result;
*W<g%j-a } ;
tZY(r
{ UBy:W^\g 下面总的结构就有了:
8c'E 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。
SbpO<8}8 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。
QGd"Z lQ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
'^M3g-C[Jg 至此链式操作完美实现。
b*qC 5fa_L'L# {R.@EFkZ 七. 问题3
*,__\/U98 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。
~ +z'pK~c eTa[~esu. template < typename T1, typename T2 >
[ 5kaF" ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<?iwi[S {
*YY:JLe return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
lV !@h}mG }
+2]{%= w-MnJ(r 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:
;-65~i0Iu J;BG/VI1 template < typename T1, typename T2 >
e c`3Qw struct result_2
G@QZmuj&KH {
<)(STo typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
xlaBOK a% } ;
wXsA-H/` EGyQhZ mO 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?
#S4{, 这个差事就留给了holder自己。
21U,! bKH8/*Yk F/w!4,'<?5 template < int Order >
.Su9fjy% class holder;
'rdg template <>
7nHlDPps) class holder < 1 >
"V cG3. {
t1
.6+ public :
GVp2|\-L template < typename T >
8V3SZ17 struct result_1
< F Cr
L {
O<h`[1eUjS typedef T & result;
a4! AvG } ;
EmR#)c~(W template < typename T1, typename T2 >
?<slB>8 struct result_2
e&u HU8k* {
%+9Mr ami typedef T1 & result;
PF-
sb&q } ;
G}\E{VvWh template < typename T >
!g~xn2m$R typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|&TRN1 {
l>M&S^/s j return (T & )r;
<H~ (iQ }
ZUMzWK5Th template < typename T1, typename T2 >
T{j&w% (z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
_>*$%R {
A_@#V)D2 return (T1 & )r1;
LE!3'^Zq }
E-irB/0 } ;
I=pTfkTT fF8g3|p: template <>
:U<`iJwY class holder < 2 >
4jrY3gyBX {
,.fGZ4 public :
cQUmcK/, template < typename T >
O.*, e struct result_1
8<6;X7<- {
*/RtN`dh typedef T & result;
|k> _
jO } ;
!T|X/BR template < typename T1, typename T2 >
(a1 s~ struct result_2
Z%MP:@z {
y)!K@ typedef T2 & result;
810u+%fu } ;
BaTE59W template < typename T >
NQ%lwE~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
qMz0R\4 {
Wel-a<
e return (T & )r;
@QMMtfeLj }
0=&Hm). template < typename T1, typename T2 >
q=E<y typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
[>4Ou^=1 {
Xi1/wbC return (T2 & )r2;
WrL&$dEJ?M }
U)+Yh } ;
}}l04kN_ -pc*$oe O6;7'
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> >。
7WW@%4(
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
~ FM5]<X) 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
4S@^ym X% S?o return l(i, j) = r(i, j);
pNI=HHx 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
pVPCxP a!P?RbW return ( int & )i;
N/mTG2'< return ( int & )j;
Cjsy1gA
最后执行i = j;
O%y. 可见,参数被正确的选择了。
hIC$4lR~ X5527`?e *^Wx=#w$V 2RidI&?c< +^!&-g@( 八. 中期总结
=x9zy] 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:
e&E""ye 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
n_hV; 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
u-At k-2M 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
gz-}nCSi ,Rk;*MEMJ ">lu8F ;2-,Xzz8 '$PiyM|V Qhsh{muw( 九. 简化
Y:oL 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
CbA! 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
: }v&TQ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
">*PH}b 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
vz*QzVk1 +-*/&|^等
iXMs*GcK 2. 返回引用。
,l#Ev{ =,各种复合赋值等
Je[wGF:%:$ 3. 返回固定类型。
cWP34;NNM 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
m49GCo k+ 4. 原样返回。
<|~X,g;f operator,
u!];RHOp| 5. 返回解引用的类型。
1p<m>s=D=e operator*(单目)
Tz]t.]!&E 6. 返回地址。
e-ILUzT operator&(单目)
3@*J=LGhKc 7. 下表访问返回类型。
^i2W=A'P operator[]
tpO%)* 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
DDyeNuK operator<<和operator>>
V.6h6B!vB p@y?xZS 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。
%:sQ[^0 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
oEd+ ?`,<l#sj template < typename Left >
>fPa>[_1 struct value_return
9"KEHf! {
+ZEj(fd9 template < typename T >
#TM+Vd$ struct result_1
Lf{9=; {
/mX/
"~ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
_$ ]3&P } ;
]
hGU.C"( Fx*iAH\e template < typename T1, typename T2 >
V<Q''%k struct result_2
LWuciHfd+ {
*Fb]lM7D typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
qI"Xh"
c? } ;
@k>}h\w } ;
%{WS7(si 9}p?h1NrY JwL}|o6 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
GSIRZJl oW3j|V 下面我们来剥离functor中的operator()
I{U7BZy 首先operator里面的代码全是下面的形式:
gE]6]L kHygif
!I4 return l(t) op r(t)
FCnOvF65 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
$8vZiB!" return op l(t)
ZgK[,<2 return op l(t1, t2)
xr}3vJ7 return l(t) op
?zGx]?1P1< return l(t1, t2) op
dE~]%fUFy- return l(t)[r(t)]
VPoA,;Y"- return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
mD<- <]SYp #$2{l,> 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:
>7i&(6L 单目: return f(l(t), r(t));
$(/=Wn return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
_GS_R%b 双目: return f(l(t));
+e}v)N return f(l(t1, t2));
7yM=$"'d 下面就是f的实现,以operator/为例
~(OG3`W! {Z0(V"Q struct meta_divide
#d2XVpO[0 {
Is1P,`*! template < typename T1, typename T2 >
^)oBa=jL4 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
viB'ul7o {
A?i
~*#wE return t1 / t2;
Wu3or"lcw* }
g<pr(7jO } ;
yNCd}
4Ym5 [qbZp1s|( 这个工作可以让宏来做:
4&%0% '/8{Mx+ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
C{(&Yy" template < typename T1, typename T2 > \
pURtk-Fr2 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
WxLbf+0o 以后可以直接用
M3 MB{cA2 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Iv])s 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
g>`
k9` (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。。。)
6G.(o *-uA\ uH*moVw@5 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
gySCK-(y IAyyRl\ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#&0G$~ class unary_op : public Rettype
3v\69s {
dRj2%Q f Left l;
?='2@@8; public :
<@:RS$"i unary_op( const Left & l) : l(l) {}
FQY{[QvF~ 4JQd/; template < typename T >
0V;9v typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
XhEZTg; {
Ckd
j| return FuncType::execute(l(t));
\LuaI }
/LwS|c6}} \f~m6j$D_ template < typename T1, typename T2 >
`C pfQP&^ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
XZ%3PMq {
nA owFdCD return FuncType::execute(l(t1, t2));
6g*?(Y][ }
<pA%|] } ;
"&Q sv-9t 2{U5*\FhVX co^bS;r 同样还可以申明一个binary_op
`qoRnG F8xz^UQO template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
^mH:8_=(. class binary_op : public Rettype
^wass_8 {
`JQw]\f4> Left l;
R+sv? 4k Right r;
}%75Wety public :
z)%Ke~)<\@ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
S\76`Ot ]{Y7mpdB template < typename T >
<JUumrEo typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~8JOPzK {
'=AqC,\# return FuncType::execute(l(t), r(t));
{CH5`& }
%CoO-1@C )FQxVT,. template < typename T1, typename T2 >
z}BuR*WSY{ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K<wg-JgA {
&/m0N\n?
return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
"+XF'ZO }
kz0pX-@b } ;
#,[z}fq m@Hg:DY O0l1AX" 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
Kz~E"? 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
C6"{-{H DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
d9iVuw0u< 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
/ jLb{Ky 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
]hMs:$} 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。。。
JU Xo3D~ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
~"J7=u1o 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)
kxQ al 下面是修改过的unary_op
mX2X.ww(4 jXPf}{^ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
-,186ZVZ class unary_op
cqYMzS
t {
^O.` P Left l;
4V<.:.k 9y'To JZ6 public :
ppuJC'GW Y sDai< unary_op( const Left & l) : l(l) {}
%y)]Q| A&N$=9.N1 template < typename T >
GvzaLEo struct result_1
5Vc~yMz {
0VnRtLnqI typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Skl:~'W.&| } ;
b{BiC&3 V=gu'~ template < typename T1, typename T2 >
;.66phe struct result_2
dvE~EZcS {
aH7@:=B typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
G>edJPfQ } ;
QsX`IYk :jAsm[ template < typename T1, typename T2 >
:FUxe kz typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
z? Iu;X {
s
.@S zq return OpClass::execute(lt(t1, t2));
qXprD.; } }
lFp : F5 XL/V>`E@ template < typename T >
FwE<_hq// typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
v4qpE!W27~ {
#/"Tb^c9 return OpClass::execute(lt(t));
C>Q|"Vf2 }
%H[~V
f?d V~_6t{L } ;
Alv"D c!kz wc( %x./>-[t 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
00LL&ot 好啦,现在才真正完美了。
tUksIUYD\ 现在在picker里面就可以这么添加了:
Cp?6vu|RA >u\'k+= template < typename Right >
\WqC^Di picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
>Qqxn*O {
!'C8sNs return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
n5 <B* }
]k$:sX 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。
4d_Az'7`4 W!+eJ!Da R2==<"gq
dy ~M5,zn q>s`G 十. bind
>}bkX
6c5 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。
|['SiO$) 先来分析一下一段例子
4Wu(Tps DoNN;^H A 4*D3\>%u int foo( int x, int y) { return x - y;}
D;h JK-Y bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
_}gfec4o bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
e#vGrLs. 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
eNK6=D| 我们来写个简单的。
y(*5qa<> 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
{`Z=LLL 对于函数对象类的版本:
^jXKM!}-E "!Nu A template < typename Func >
_&N:%;9uD struct functor_trait
^?:
Az {
24po}nrO typedef typename Func::result_type result_type;
sDvy(5 } ;
cJ>^@pd{ 对于无参数函数的版本:
o4^#W;%w BC85#sbl template < typename Ret >
I-Q(kWc struct functor_trait < Ret ( * )() >
L<G6)'5W {
VVEJE$ typedef Ret result_type;
\'X-><1 } ;
M<x><U#]A 对于单参数函数的版本:
Uh XVeGO <'jygZ( template < typename Ret, typename V1 >
#sv:)p struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
uF{l`|b' {
<vzU}JA\ typedef Ret result_type;
[fJxbr" } ;
W6)XMl}n 对于双参数函数的版本:
Bnz}:te} gF]IAZCi template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
?IDkDv!na~ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
DG=_E\"# {
KfSbm? typedef Ret result_type;
qL$\[( } ;
!95Q4WH-@ 等等。。。
{)4@rM 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
+3pfBE| #%]?e
N template < typename Func >
Pk8(2fAYk struct func_return
CX 7eCo {
-5\.\L3y) template < typename T >
()fYhk|W struct result_1
?QcS$i {
T2t o!*T typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
_AiGD } ;
>p3S,2SM orEb+ template < typename T1, typename T2 >
o{7w&Pgs2 struct result_2
vX*kvEG {
j[=P3Z0q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
F3nPQw{; } ;
ZV!*ZpTe~ } ;
9x14I2 #b1/2=PA ai)?RF 最后一个单参数binder就很容易写出来了
lC^?Jk[N ZO \bCrk template < typename Func, typename aPicker >
(DM8PtZg class binder_1
2~)q080jh {
_2<k,Dl;RY Func fn;
P!/:yWd aPicker pk;
Iy2AJ|d. public :
I^QB`%v5 &qV_|f; template < typename T >
++}#pl8e struct result_1
p S!N<;OWr {
b~+\\,q} typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
2!a~YT } ;
([ hd |H8UT SX+ template < typename T1, typename T2 >
qjR p5 struct result_2
=V^8RlBi {
0[s<!k9= typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
D|8h^*Ya } ;
z.:IUm{z U}W7[f lc binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
sv*xO7D. *L5L.: Ze template < typename T >
l 4cTN
@E typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6
wD {
Eqh&<]q return fn(pk(t));
f q*V76F }
68!=`49r> template < typename T1, typename T2 >
Z15b'^)?9 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&&n-$WEl {
M5B?`mTl return fn(pk(t1, t2));
i^/D_L. }
zQx7qx } ;
WtbOm g@S?5S.Av cs)z! 一目了然不是么?
p B79#4 最后实现bind
I\VC2U
<V*M%YWs Oc^bbC template < typename Func, typename aPicker >
o(5
(]bJ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
mvBUm-X {
H{*R(S<I return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
;gW?Fnry; }
nB ,&m& b.v^:M 2个以上参数的bind可以同理实现。
9,Ug 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。
(2%z9W ?;Ge/~QU5 十一. phoenix
b %I2ig Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
.sbV<ulbc M{~KT3c for_each(v.begin(), v.end(),
a.g:yWL\ (
-\fn \n
do_
}MV=t7x9+ [
rxAb]~MMp cout << _1 << " , "
n5 jzVv ]
y:8Oc? .while_( -- _1),
z,=k F I cout << var( " \n " )
mdIa`OZr )
`@i!'h );
@&]%%o+ Qtn%h:i
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:
2aO.t 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
Hh.l,Z7i7D operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
V s1Z$HS` 那么我们就照着这个思路来实现吧:
54,
( ; NpY zN|W: [
f`V_1d3 template < typename Cond, typename Actor >
"npLl]XM class do_while
. xdSUe {
Tg.}rNA4 Cond cd;
v/WvT!6V` Actor act;
nc.X+dx: public :
8_F 5c@7 template < typename T >
?)B\0` %*' struct result_1
>~k"C,6 {
4&([<gyR< typedef int result_type;
o@KK/f } ;
-:o4|&g<* {z/Y~rf do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
*R6Ed \`M8Mu9~w template < typename T >
Th)Z?\8zk typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
d%: {
m|w-}s, do
Cl5l+I\1 {
mxJ& IV act(t);
/2e&fxxD }
h+7THMI while (cd(t));
g",htYoEnj return 0 ;
Xn
1V1sr }
3B5GsI } ;
]hL`HP >3a<#s{% 6eh\-+= 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
hc;8Vsa 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
x2bKFJ>e@ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
0qj:v"~Q 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
R6A{u( 下面就是产生这个functor的类:
S3iXG
@ VNcxST15a LzW8)<N template < typename Actor >
=x/Ap1 class do_while_actor
y7quKv7L} {
zMf. Actor act;
uoM;p' public :
#ONad0T; do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
<n)J~B^ Az}.Z'LJ template < typename Cond >
5mxYzu;#] picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
u._B7R&> } ;
`EUufTYi &]'{N69@d? oWu2}#~z_ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
W/3,vf1 最后,是那个do_
7)`U%}R k e
sg ]K :QGd/JX$n` class do_while_invoker
2|KgRk|! {
V kA$T8 public :
G98P<cyD template < typename Actor >
wsnR$FhQ` do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
aeQvIob@ {
h2SVDKj return do_while_actor < Actor > (act);
Y%FQ]Q=+ }
78}QaE } do_;
ZPieL&uV` zF9SZ#{a 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
4'ym vR 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
L"|~,SVF 最后来说说怎么处理break和continue
jIMT&5k 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。
K/,y"DUN& 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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