一. 什么是Lambda
]#eh&jw 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Zr/r2 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,
/'&;Q7!) pO/%N94s RXSf,O __N.#c/l{ class filler
wq0aF"k {
N +Sq}hI public :
s;.=5wcvi? void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
XAic9SNu; } ;
R{}qK r :=. *I $[CA&Y. 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
wyQb5n2`;~ H'Qo\L4H wK5_t[[ }[=YU%[o: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
NPU^)B W'$kZ/%[ Uene=Q6> 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
9%,;XQ &9 B_/m3 @)0 Y~A ) uH{'gd,q8 二. 战前分析
5w3Fqu>39? 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。
78Y@OL_$ 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
h8v>zNf' rG6\ynBX% X0i3 _RVa for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
h}Ygb-uZ /* --------------------------------------------- */
mnQ'X-q3iO vector < int *> vp( 10 );
4F#%f#" transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
R}%8s* /* --------------------------------------------- */
8F6h#%9 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
^#SBpLw /* --------------------------------------------- */
zy)i1d int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
_wu*M /* --------------------------------------------- */
P[i\e7mR for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
2P}I'4C- /* --------------------------------------------- */
|rPAC![= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
`BT^a
=5 )U98 aqL<v94wX YKx 1NC 看了之后,我们可以思考一些问题:
Jt=>-Spj 1._1, _2是什么?
Bymny>.M 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。
5'
\)` 2._1 = 1是在做什么?
Y3oMh, 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。
i?>Hr| 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。
*\q8BZ rg)h5G #+G`!<7/@f 三. 动工
}~zO+Wf2 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Uf2:gLrF c E76L%O xqWj|jA i^/54 template < typename T >
K`(#K#n class assignment
^KH%mSX> {
42@a(#z(U T value;
<Jwo?[a public :
L8P36]> assignment( const T & v) : value(v) {}
#v/ry)2Y= template < typename T2 >
l>Av5g)
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
K-@bwB7~s } ;
M,..Kw/ }~ l%PnB
)F %$9:e
J? 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
o;;,iHu* 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
(,tHL chLeq w%u5< (j N]OE^ class holder
Wem?{kx0 {
[=~!w_ public :
iS-K
~qa template < typename T >
4A o{M assignment < T > operator = ( const T & t) const
ND,`QjmZ {
_LLshV3 return assignment < T > (t);
3^ ~Zj95M }
Czh8zB+r } ;
"::9aYd! ~d+O/:=K_ |[WL2< 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:
Q
X):T#^V ?!m ma\W static holder _1;
/Sj_y*x1e Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
;Jo*|pju $jcz?vH for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
k~|ZO/X@l% 而不用手动写一个函数对象。
;tr)=)q& Rp4FXR jC gV`S% <G9<"{ 四. 问题分析
pn*d[M|k 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
dqz1xQ1 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
Sj1r s#@1 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
swt\Ru6, 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
4k*qVOBa6R 下面我们可以对这几个问题进行分析。
k+txb? *-7fa0< 五. 问题1:一致性
E7LbSZ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
B$`d&7I;D 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
@>Ek '~m +gNX7xuY struct holder
@?M;'xMbB {
3Tw%W0q //
"c EvFY template < typename T >
8J^d7uC T & operator ()( const T & r) const
+7^w9G {
i&pMF O return (T & )r;
Ej5^Y ?-6 }
#:I^&~:
} ;
N.vG]%1" d3(+ztmG! 这样的话assignment也必须相应改动:
w'XSb.\)_m x{j+}'9 template < typename Left, typename Right >
T7s+9CE class assignment
2_I+mQ {
-G!6U2*# Left l;
o[imNy~ ~ Right r;
4V>vg2
d public :
K"I{\/x@ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
GJ>ypEWo template < typename T2 >
l`qP~k# T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
s)Gb!-`` } ;
1"d\mE kp.|gzA6 同时,holder的operator=也需要改动:
i
_8zjj7 _rG-#BKW8L template < typename T >
3U>S]#5} assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
$Uy#/MX {
H!#5!m& return assignment < holder, T > ( * this , t);
A` =]RJ }
%'kX"}N/ epYj+T 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。
sI4QI\*4 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Ho>p ^p QdirE4W return l(rhs) = r;
#yX^?+Rc 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。
do*Wx2:R 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
y]MWd#U [ns&Y0Y`t template < typename Tp >
^Jn|*?+l class constant_t
@X|ok*v` {
<BQ%8} const Tp t;
%{Xm5#m public :
Lq%[A*`^ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
65uZLsQ template < typename T >
-z&9DWH const Tp & operator ()( const T & r) const
EJv! tyJ\[ {
;+r0
O0;9 return t;
tI
`w;e%HN }
2,+@#q } ;
-5o?#% Hc>([?P%t 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
:^K~t!@ 下面就可以修改holder的operator=了
%odw+PhO xL|?(pQ/BK template < typename T >
z=u~]:.1O assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
^NcTWbs-T {
$`ON!,oa return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
FU^Y{sbDg }
/Ql6]8.P "[Yip5 同时也要修改assignment的operator()
1o(+rR<h9 ,I("x2 template < typename T2 >
<.: 5Vx(Aw T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
}1l}- w`F 现在代码看起来就很一致了。
#3YdjU3w w"yK\OE 六. 问题2:链式操作
Ni&,g 现在让我们来看看如何处理链式操作。
So0`c,D 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。
_Wq7U1v` 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。
4;08n|C 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。
='KPT1dW* 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
CzK%x?~] :u,2"] template < typename T >
-DA;KWYS struct result_1
4GEjW4E {
jBT*~DyN
z typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
o@Dk%LxP } ;
5/*)+ %`bLmfm 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:
;<86P3S <?{ SU
template < typename T >
~_(!}V struct ref
_.u~)Q`6 {
GE{8I<7c typedef T & reference;
%
E<FB ;h } ;
3L%Y"4(mm template < typename T >
w;@`Yi.WQ struct ref < T &>
^XtHF|%0T {
M|5^':Y typedef T & reference;
^w.k^U=B } ;
lv*Wnn@k 4KN0i 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
A;K{ &x s9^"wN YQ template < typename T >
xKRfl1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
ZKVp[A {
,"4X&>_f return l(t) = r(t);
OFJJ-4[_3 }
c }g$1of87 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
\mqhugy 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
@Z"QA!OK~c vbW\~xf 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
**"zDY*?W _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
:FEd:0TS _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Lqy|DJ% +5 调用divide的对象返回一个add对象。
,Gf+U7'K 最后的布局是:
I$rW[l2 Add
"i;*\+x / \
j(wY/Hl Divide 5
"Wzij&WkQ / \
Z3&XTsq _1 3
F>hVrUD8 似乎一切都解决了?不。
vLVSZX 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。
Ktj(&/~} 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。
T1Ln)CS?9 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:
1KfJl S+ #$9U=^Z[ template < typename Right >
2nOe^X!* assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
9&?tQ"@x Right & rt) const
q{N lF$X {
B{=,VwaP_ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
6'3Ey'drH }
6EW"8RG` 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
>B|ofwm* 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。
ulJ+:zwq$ 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。
/
r`Y'rm 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。
ZVCv(J 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。
y0W`E/1t 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?
?Vb=4B{~ 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:
^ ^U)WB @DjG?yLK$ template < class Action >
YQlpk@X`2 class picker : public Action
)[a?J, {
zXA= se0U public :
[bQ8A(u picker( const Action & act) : Action(act) {}
^+YGSg7 // all the operator overloaded
[xH2n\7 } ;
IWSEssP av$\@4I Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
2g`uC} 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
@=^jpSnZ vCrWA-q# template < typename Right >
.-gm"lB picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
LQuYCfj| {
o>!~*b';g, return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
(rCPr,@0 }
pD)/-Dgdm G!f E'B Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
s`dkEaS 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
w^vK7Z
1$ 8I|1Pl template < typename T > struct picker_maker
*8(t y%5F0 {
TO8\4p*tE typedef picker < constant_t < T > > result;
P7^TRrMF } ;
iz$v8;w template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
`^@g2c+d {
6 I>xd typedef picker < T > result;
G=0}IPfp } ;
?7uStqa YV>VA<c 下面总的结构就有了:
ce-m)o/ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
IT{.^rP picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
iKCTYXN1( picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
.,(uoK{ 至此链式操作完美实现。
S
-mz xj +RKE|*y o
Q!g!xz 七. 问题3
7cQHRM+1 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
R&d_WB4w }@t'rK[ template < typename T1, typename T2 >
N
NXwT0t ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pu
m9x)y1 {
s`{#[&[ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
+BTNm66Z }
)l81R M@z_Z+q9 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
HhT8YH Y_TL4 template < typename T1, typename T2 >
"#"Fp&Z7 struct result_2
e&VR>VJEA {
;gw!;!T typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
f%{ ag } ;
WG!;,~f>o Tef3
Z6 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
^?l-YnQqm? 这个差事就留给了holder自己。
"=0lcbC .$T:n[@ Yk*57&QI template < int Order >
0OoO cc class holder;
DG%%] template <>
2ucsTh@ class holder < 1 >
APOU&Wd {
\Q
BpgMi( public :
g{f>jd template < typename T >
[OToz~=) struct result_1
M#gGD- {
`E1_S typedef T & result;
gpTF^.( } ;
%2FCpre; template < typename T1, typename T2 >
I}CA-8 struct result_2
0jx~_zq-j {
fgz'C? typedef T1 & result;
uvc{RP } ;
<38@b
]+ template < typename T >
7ump:| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
#j~FA3O {
jH#^O;A return (T & )r;
N X#/1= }
9G\3hL] template < typename T1, typename T2 >
b"3T(#2<* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$5p'+bE {
oVZ8p- return (T1 & )r1;
C%7 ,#}[U/ }
9/qS*Zdh) } ;
uL{~(?U $ ?@ye*%w_ template <>
X QoT},C class holder < 2 >
?9ho| {
^T
J public :
("@V{<7(t template < typename T >
Xcpm?aTo struct result_1
6}FDLBA {
x@RA1&c typedef T & result;
CjukD%>sde } ;
oL/^[TXjH template < typename T1, typename T2 >
WT? U~.U struct result_2
jQBdS. }'v {
%' g-%2C? typedef T2 & result;
|~vQ0D
} ;
GZ>% &^E template < typename T >
8QgL7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
.2- JV0 {
8@*|T?r return (T & )r;
9^h%}> }
VX@G}3Ck template < typename T1, typename T2 >
qc4"0Ap' typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
B*?PB] {
>+LgJo R return (T2 & )r2;
v\tbf }
7 QJcRZ[lU } ;
:^L]Da3 SG o:FG j24 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> >。
KO;6 1y: 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
wg~`Md 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
.*ovIU8 Yt<PKs#E return l(i, j) = r(i, j);
Y>m=cqR 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
0mi[|~x= lTd2~_ return ( int & )i;
,^Srd20 return ( int & )j;
%H~gN9Vn#@ 最后执行i = j;
#\;w:: 可见,参数被正确的选择了。
HPH {{p NB#*`|qt 2cL)sP} VYQbyD{V w 1KR|i" 八. 中期总结
&>b1ES.> 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:
;l4\^E1 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
9{#|sABGD 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
'i-O 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
n\p\*wb 491I WQC6{^/4[1 qiryC7.E P&^7wud-sb e[dRHl 九. 简化
F|K4zhK 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。
A)\DPLAG 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
0qUap*fvC 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:
1}M.}G2u/ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
vaZZzv{H +-*/&|^等
`v{X@ x 2. 返回引用。
=eLb"7C#0 =,各种复合赋值等
E,:pIw
3. 返回固定类型。
'U0I.x( 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
3pH`]m2 4. 原样返回。
{ xoo9jq- operator,
xAE@cwg 5. 返回解引用的类型。
-d)n0)9 operator*(单目)
!QspmCo+ 6. 返回地址。
dkp[?f)x operator&(单目)
-{%''(G 7. 下表访问返回类型。
tP{$}cEY operator[]
291|KG 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Y"%o\DS* operator<<和operator>>
\ \}/2#1=c `\0a5UFR OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
K! j*:{ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
qE:DJy< a$O]'}]` template < typename Left >
{\zr_v`g struct value_return
Y@Y(;C"SW {
;O11)u?/s| template < typename T >
u.FDe2|[) struct result_1
3:#rFb {
r2'rfpQ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
n"Vd"}sU. } ;
T$;XJx Q0_W<+` template < typename T1, typename T2 >
c/U6K
yiK struct result_2
@v=q,A8_ {
fMaNv6( typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
NyLnE } ;
BAHx7x#( } ;
y]9UFL" R
|% d vxEXy 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
wCmv/m jtY~-@* 下面我们来剥离functor中的operator()
VAt9JE;# 首先operator里面的代码全是下面的形式:
H12@12v 8E[`H return l(t) op r(t)
V,5}hQJ
F return l(t1, t2) op r(t1, t2)
x&vD,|V! return op l(t)
LL
[>Uu?Y return op l(t1, t2)
e6'O,\ return l(t) op
TMsoQ82 return l(t1, t2) op
e5]AB return l(t)[r(t)]
LS;anNk@.} return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
sdD[`# \TlUC<urP 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:
&Z!2xfQy> 单目: return f(l(t), r(t));
s+- aHn return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
?!oa15 双目: return f(l(t));
1?\ Y,+ return f(l(t1, t2));
>cL2PN_y 下面就是f的实现,以operator/为例
7k|(5P; @~3c;9LkY struct meta_divide
3wl>a#f {
i@L2W>{P template < typename T1, typename T2 >
/)TEx}wk static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
}}1Q<puM {
V}-o):dI| return t1 / t2;
-~fI|A ^ }
~\,6C1M } ;
_6
`4_<c= yRkMR$5& 这个工作可以让宏来做:
QGy=JHb Am4(WXVQ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
2,0F8=L template < typename T1, typename T2 > \
(=rv `1 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
UUqj?'Nv 以后可以直接用
Jx w<* DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
YYW70k: 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
aM!# (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
G-
WJlu I_7EfAqg( It-*CD9
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
q2vz#\A? He3zV\X[Z template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
KL]!E ~i class unary_op : public Rettype
'bPo 5V| {
RC%r7K f Left l;
'O9=*L)X public :
O]eJQ4XN< unary_op( const Left & l) : l(l) {}
;bE6Y]"Rz B$EP'5@b template < typename T >
\'*`te:{ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,c l<74d {
[{$0E=&0 return FuncType::execute(l(t));
i]pG}SJ }
"~
stZ. *'-^R9dN.S template < typename T1, typename T2 >
+to9].O7y typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8 GN{*Hg {
F9r*ZyNlx return FuncType::execute(l(t1, t2));
c\MDOD%9 }
\-w s[ } ;
V.:A'!$# )W|jt/ IxBO$2 同样还可以申明一个binary_op
n4y6Ua9m{ %;$Y|RbmqE template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
_B FX5ifK class binary_op : public Rettype
HH@xnd {
K9'*q3z Left l;
8-YrmP2k Right r;
WEAXqDjM public :
+Ob#3PRy binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
);H[lKy 4+,Z'J%\[7 template < typename T >
T]-~?;Jh8 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[)vwg`] {
Cq;d2u0)o$ return FuncType::execute(l(t), r(t));
J?fh3RW9 }
l}c2l' mXj Ljgc} template < typename T1, typename T2 >
5N<v'6&= typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z"Ni
Y {
i]%"s_l return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
olxP`iK
}
S'p`ECfVMA } ;
KBA% @A'1D@f# e/jM+%
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
rd4'y~#S 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
yt:V+qdv DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
=XlIe{ 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。
ODA#vAc! 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
q.km>XRk~ 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。。。
wJ*-K- 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
[{LnE: 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)
{
BL1j 下面是修改过的unary_op
de{YgN N2s%p6RMPD template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
)^f
Q@C8 class unary_op
R9G)X] {
u@u.N2H.% Left l;
)uuEOF"w L b;vrh;A public :
u(WQWsN >ImM~SR) unary_op( const Left & l) : l(l) {}
5?0gC&WfN aZGDtzNG5h template < typename T >
)'`AX\ struct result_1
f<p4Pkv {
<>Ddxmw typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Al=? j#J6p } ;
y@\Q@
9 i9k]Q(o template < typename T1, typename T2 >
}_l
-'t struct result_2
?$4R < {
E wsq0D typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
zb}+ m#q } ;
Sb4PCt 810<1NP
template < typename T1, typename T2 >
3N0X?* (x| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E?4@C"Na {
Mr,y| return OpClass::execute(lt(t1, t2));
<;E[)tv }
m{dyVE -
zw{<+; template < typename T >
^J~A+CEf"W typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
TM}'XZ& {
?iEXFYJG return OpClass::execute(lt(t));
dN/ "1%9) }
l~!fQ$~ yx w27~ } ;
rnv7L^9^A ^H6d;n #IGoz|m 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
vcJb\LW 好啦,现在才真正完美了。
PeUd 现在在picker里面就可以这么添加了:
j*~dFGl) OK?3,<x template < typename Right >
J$9xC{L4 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
AKCfoJ {
K0RYI69_ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Dq%r
! ) }
^!p<zZ 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。
+[8Kl=]L Y!1^@;)^ Q] yT C6V&R1" s 0"qim0%|DF 十. bind
/\a]S:V-j 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。
)cqDvH 先来分析一下一段例子
2]aZe4H. &*]{"^ cov#Z
ux int foo( int x, int y) { return x - y;}
H;*a:tbxO+ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
h$7Fe +#I# bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
q?-3^z%u 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
ncJFB,4 我们来写个简单的。
{qtc\O 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
<+-Yh_D 对于函数对象类的版本:
l^UJes! 7?!Z+r template < typename Func >
%][$y7 struct functor_trait
IgiF,{KE, {
H(NT| typedef typename Func::result_type result_type;
5hH6G } ;
AXh3LA 对于无参数函数的版本:
L740s[,`o# Jm(&G template < typename Ret >
Q
f+p0E; struct functor_trait < Ret ( * )() >
}EedHS {
Ng'ZAG;O typedef Ret result_type;
_L4<^Etfm } ;
]oas 对于单参数函数的版本:
X=p3KzzX &J^4Y!gt template < typename Ret, typename V1 >
^/ DII`A struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
{NY~JFM {
yXTK(<' typedef Ret result_type;
-q&7J'
N } ;
U%^eIXV| 对于双参数函数的版本:
I)XOAf$6 ;]&~D
+XH template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
2l)9Lz=;L struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
7edPH3 {
G_^iR- typedef Ret result_type;
^YG7dd_ } ;
)zW%\s*' 等等。。。
n-hvh-ZO 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
[<Os~bfOv ia^%Wg7 template < typename Func >
5qd_>UHp struct func_return
XYb^Cs; {
ksu}+i,a template < typename T >
'6o`^u> struct result_1
hEv=T'*,K) {
CP]S-o}yd typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
k'@7ZH } ;
z;y^t4
^9 YXX36 template < typename T1, typename T2 >
aVppOxA struct result_2
-3G 4vRIo {
97(Xu=tX
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
S$jV|xKB } ;
BSfm?ku"! } ;
tM^;?HL] *gd?>P7\0 2JiAd*WK 最后一个单参数binder就很容易写出来了
!EX?m }7 QY~<~<d+G template < typename Func, typename aPicker >
U/X|i / class binder_1
ePq13!FC/ {
cebs.sF: Func fn;
MegE--h aPicker pk;
=f4[=C$&` public :
<G~}N &2io^AP template < typename T >
TvunjTpaj struct result_1
ceFsGdS {
(odR'# typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
r zM Fof } ;
Ew
%{ i(d CxbSj, template < typename T1, typename T2 >
Uvjdx(fY[a struct result_2
3Q'[Ee2-3 {
}W:*aU typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
\7Gg2;TA6o } ;
V#'26@@ e2AN[Ar binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
I 1 b $J QWfGwR template < typename T >
Q_&}^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-}{%Q?rYj {
Em e'Gk return fn(pk(t));
Sl3KpZ }
Gb(C#,xbK template < typename T1, typename T2 >
nG"tO'J6 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@+'c+ {
k}-yOP{ return fn(pk(t1, t2));
1~}m.ER }
yZYKwKG } ;
(jU/Wj!q \Fj5v$J- -VS9`7k 一目了然不是么?
C#MFpT 最后实现bind
M{`/f@z( Vbg10pV0 q} ]'Q
- template < typename Func, typename aPicker >
j/)"QiS*? picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
r<;l{7lY_ {
k?3S return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
;i<$7MR.e }
ic%?uWN ;mDM5.iF 2个以上参数的bind可以同理实现。
i 8l./Yt/ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
XB0a dp j?EskT6 十一. phoenix
h ?uqLsRl Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
06 QU 5Z/yhF.{ for_each(v.begin(), v.end(),
5]jx5!N (
M]}l^m>L do_
2Y400 [
>(hSW~i~ cout << _1 << " , "
N>+ P WE$ ]
8g\wVKkTQp .while_( -- _1),
pv$mZi4i cout << var( " \n " )
uxWFM
$ )
V,V*30K5 );
a%Uw;6|{ 41u*w2j 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:
1hl]W+9 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
B\\6# operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Lp_$?MCD. 那么我们就照着这个思路来实现吧:
B?+.2 {jvOHu EE+`i% template < typename Cond, typename Actor >
UQ/qBbn class do_while
6SE6AL<b {
$:Rn; Cond cd;
FY$fV"s Actor act;
gX[|;IZ0o public :
4|`Yz%' template < typename T >
)h#]iGVN} struct result_1
h@=7R {
wZ#Rlv,3Wa typedef int result_type;
~A6 "sb= } ;
_@Y"$V]=Vt MR`:5e do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
1%%'6cWWu 8O>}k template < typename T >
!<&m]K typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*n8%F9F {
7W"/N#G do
x<)G( Xe* {
>1A*MP4 act(t);
l71gf.4g }
9Gca6e3 while (cd(t));
-
ay5 return 0 ;
O`WIkBV! }
oh6B3>>+ } ;
:-?Ct Z,K7Ot0 qz 9tr 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
~3gru>qI& 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
Y$g}XN*)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。
`-_N@E1'> 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。
!YiuwFt 下面就是产生这个functor的类:
98fu>>*G{ petW
M@ P"1 S$oc template < typename Actor >
[8"oj hdV class do_while_actor
#Z\O}< {
Cp#)wxi6[y Actor act;
FXV`9uq}Z public :
$J.T$0pFa do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
k@V#HC{t ,_D"?o template < typename Cond >
h>alGLN> picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
'CXRG$D } ;
%K(0 W8& 1j0 -9Kg' z>;$im 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
JQ@fuo % 最后,是那个do_
Gih[i\%Q _tAQ=eBO &-%X:~|:X class do_while_invoker
P}V=*g {
k;I &.H public :
+E/y ~s template < typename Actor >
Q6IQV0{p do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
,LZX@'5 {
=p@8z
/u return do_while_actor < Actor > (act);
;Wc4qJ.@ }
H2;X } do_;
HSN8O@dy 8!mc@$Z 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
>`'O7.R 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
e}0:"R%E 最后来说说怎么处理break和continue
)4R:)-"f 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。
k6"KB 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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