一. 什么是Lambda
-%4,@
x` 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
a09<!0Rp 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,
9Gz=lc[!7 =?`c=z3~i$ ]]Ufas9 \.}c9*) class filler
x$(f7?s] 1 {
HtYwEj I public :
e8b:)"R void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
6d~'$<5on } ;
n._-!
WI N4HqLh23H ?Ss!e$jf 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:
]J]h#ZHx ^d73Ig:8q kAGBdaJ" Jfl!#UAD|n for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
6-ils3& <=C?e<Y 3irl
(;v 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
'/%H3A#L {+ b7sA3 p{dj~ &v /z $u]X 二. 战前分析
,"79P/C 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
1yY0dOoLG) 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
G .4X' T&7qC=E#5 zp?`N; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
I1&aM}y{G /* --------------------------------------------- */
MnW+25=N vector < int *> vp( 10 );
k$}fWR transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
#A8sLkY /* --------------------------------------------- */
*}W_+qo" sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
8*a&Jl /* --------------------------------------------- */
`~q <N int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Yu2Bkq+ /* --------------------------------------------- */
Ny)X+2Ae for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
C+&l<
fM& /* --------------------------------------------- */
DLNbo2C for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
jb!i$/%w IV)j1 18:%~>.! 0+b1vhQ 看了之后,我们可以思考一些问题:
#C@FYOf* 1._1, _2是什么?
,5<Cd,`* 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
.(2ik5A%9 2._1 = 1是在做什么?
3"\l u?-E 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
Pj%|\kbNs Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
%D "I koi^l`B$ ^5
Tqy(M 三. 动工
63 B?. 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
A&jlizN7 E8&TO~"a]e ,
++ `=o ufT`"i template < typename T >
m&yJzMW| class assignment
'1/i"yoW {
|$_sX9\`?| T value;
@U}1EC{A public :
H}
g{Cr"Ex assignment( const T & v) : value(v) {}
|LKXOU
c template < typename T2 >
DM>eVS3} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
VVOd]2{ } ;
3sZ\0P} ,s;UfF .#pU=v#/[ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
G,w(d@ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Thit VY\&8n}e( SasJic2M )53y
AyP class holder
du^J2m{f {
65^9 public :
_:27]K: template < typename T >
x-3\Ls[I assignment < T > operator = ( const T & t) const
!%0 *z {
,zY$8y] return assignment < T > (t);
'uEl~> l7 }
2jhxQL } ;
1|wL\I f&
' N] sAji* 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
I,8Er2;) C;urBsC static holder _1;
uGlUc<B\* Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
q'82qY HHsmLo c4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
P";'jVcR 而不用手动写一个函数对象。
wD)XjX ^y%T~dLkp' V "h
+L7T @;RXLq/8 四. 问题分析
u.Dz~$T 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。
IO-Ow! 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。
[ibu/W$ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
vRO
_Q? 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
wAW5
Z0D 下面我们可以对这几个问题进行分析。
@<&m|qtMsz d/DB nZN 五. 问题1:一致性
o`*,|Nsq 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?|
'."ed%=MC 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
3$9W%3 HA>OkA/ struct holder
n7-6-
# {
<e</m)j //
:20W\P<O!A template < typename T >
CizX<Cr} T & operator ()( const T & r) const
B&uz;L3 {
k\GcHI- return (T & )r;
RrQJ/ts7} }
)P|),S,;Z } ;
"LTad`]<Ro s!7y 这样的话assignment也必须相应改动:
k+pr \d ~ p=}Nn( template < typename Left, typename Right >
W:L
AP
R class assignment
WI-1)1t {
?<'}r7D Left l;
#4 pB@_ Right r;
hQDXlFHT public :
r\V
={p assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
NHZz _a= template < typename T2 >
9mTJ|sN:e T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
hZ } ;
v^ VitLC :G%61x&=Zc 同时,holder的operator=也需要改动:
wDe& 1(T^ z ~/` 1 template < typename T >
q5)O%l ! assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
ut7zVp<" {
[K0(RDV)% return assignment < holder, T > ( * this , t);
K(,F~.< }
[E juUElr I4i>+:_J 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
HCC#j9UN6 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
@r/nF5 oEZdd#*; return l(rhs) = r;
%M|hA#04vZ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
}Ud*TOo ` 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
_>X+ZlpU: 0^K"> template < typename Tp >
eV?2LtT#5 class constant_t
Zba2d,8/ {
J{fH['tzO const Tp t;
RdRp.pb8 public :
I(BQ34q constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
YGCL2Y template < typename T >
GDiBl* D const Tp & operator ()( const T & r) const
p4
^yVa {
n]o<S+z return t;
X?qK0fS }
+OWX'~fd< } ;
'kO!^6=4M lp%pbx43s 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
.jjG(L 下面就可以修改holder的operator=了
H]Z$OpI P:MT*ra*, template < typename T >
t=W}SH assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
mSl.mi(JiZ {
K^<BW(s return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
+*/Zu`kzX }
z/@slT Od,qbU4O 同时也要修改assignment的operator()
fSvM(3Y<Qh _5Ct]vy template < typename T2 >
R)s:rJQ=p T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
)cMh0SGcM1 现在代码看起来就很一致了。
jLHkOk5{: S k\K4 六. 问题2:链式操作
Ls+2Zbh 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Tqn@P 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。
|"CZ T# 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。
aNspMJ 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。
5IjGm 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
|~mOfuQb
>$/>#e~ template < typename T >
O) n~](sC\ struct result_1
9gK`E {
M\Ye<Tk typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
HJ[c M6$2 } ;
uo%)1NS! rlSeu5X6 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
~
=2PU$u YHygo#4=8 template < typename T >
Pw`8Wj struct ref
yZ U6xY {
6HWE~`ok6 typedef T & reference;
=ncVnW{ } ;
u[=r,^YQ template < typename T >
0gP}zM73 struct ref < T &>
ShP^A"Do {
u.m[u)HQ typedef T & reference;
XnMvKPerv' } ;
Gk&)08 9`X\6s 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
x,pjpx Q1I6$8:7 template < typename T >
x}I+Iggi typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
J$w<$5UY {
C]`$AqKl return l(t) = r(t);
qvKG-|j }
z3m85F%dR 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。
WUXx;9 > 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
o&)8o5 k1Y ? 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
}I6veagK _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
goOCu _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
dhf!o0'1M +5 调用divide的对象返回一个add对象。
u5b|#&-mX 最后的布局是:
Q%f^)HZGR Add
nuMD!qu!nZ / \
g63(E,;;J Divide 5
/cQueUME` / \
_P 3G _1 3
ND#Yenye 似乎一切都解决了?不。
-[9JJ/7y
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。
`*cxH.. 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。
3-qr)h 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:
!v_|zoCEj oC: {aK6\ template < typename Right >
G+"t/?/ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
/1V xc 6 Right & rt) const
)9'K($ {
7<#U(,YEA return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;oKZ!ND }
6"5A%{J 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
p\tm:QWD; 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。
03qQ'pq 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。
H.|#c^I 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。
GxI!{oi2 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。
U}e!Wjrc 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
S.94edQ 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:
K6/Q}W CR`Q#Yi template < class Action >
RYQR(v class picker : public Action
t?-n*9,#S {
BB!THj69a6 public :
j<99FW"@e picker( const Action & act) : Action(act) {}
0$)>D== // all the operator overloaded
6azGhxh } ;
2Aazy'/ $=8
NED5 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
%G_B^p4 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
nn:.nU|I Vvn2 Ep template < typename Right >
2~1SQ.Q<RY picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
ll<Xz((o {
^w@%cVh return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
*yt=_Q }
0KcyLAJ ,c$_t+ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
j_!F*yul 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。
kHghPn?8] 2G67NC?+ template < typename T > struct picker_maker
RXpw! {
rb2S7k0{ typedef picker < constant_t < T > > result;
Jr
,;>
} ;
D3Ig>gKo?m template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
0d"[l@UU0 {
7$vYo
_ typedef picker < T > result;
\FbvHr, } ;
?qLFaFt/ Yq0| J 下面总的结构就有了:
*8yAG]z functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
jk; clwyz/ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
+,TRfP
Fb picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
@uqd.Q 至此链式操作完美实现。
U0
Yll4E (cAIvgI h5{'Q$Erl 七. 问题3
1MP~dRZ$ 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。
MSQEO4ge VgG0VM
template < typename T1, typename T2 >
/og=IF2: ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nA-.mWD_C {
]Yn D return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
\=?a/ }
J{p1|+h% 7 S#J>* 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:
UqFO|r"M ^pAAzr"hv template < typename T1, typename T2 >
B4c]}r+ struct result_2
|"X*@s\' {
xaq-.IQAM$ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
8rnwXPBN } ;
N_kMK ??-[eB. 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?
0U(@=7V 这个差事就留给了holder自己。
{3>$[bT Ga-k :j9l"5" template < int Order >
n71r_S* class holder;
V%7WUq template <>
knu,"< class holder < 1 >
?yrX)3hyH {
vsCCB}7\ public :
qOIyub template < typename T >
1y4|{7bb struct result_1
}WC[$Y_@ {
&=@IzmA typedef T & result;
KVoS
C@w } ;
5Md=-,'J! template < typename T1, typename T2 >
sQUM~HD\a struct result_2
4x=v?g& {
%B2'~|g typedef T1 & result;
$-OA'QwB] } ;
BM%e0n7 template < typename T >
AP n| \ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
m)ky*"( {
. oF
&Ff/[ return (T & )r;
|sJ[0z }
*.ll<p+(- template < typename T1, typename T2 >
y2Q&s9$Do typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Maha$n* {
d\&U*= return (T1 & )r1;
/kZebNf6H }
}Sm(]y } ;
lK?uXr7^ LiC*@W template <>
YiXk5B0Uh class holder < 2 >
^]>O;iB? {
(R[[Z,>w. public :
m4[ ;(1 template < typename T >
vONasD9At struct result_1
p,EQ#Ik {
9%o32eo,3 typedef T & result;
ttaM. } ;
aq>kTaz template < typename T1, typename T2 >
& TCkpS struct result_2
zq3\}9 {
}kw#7m54 typedef T2 & result;
@+&LYy72 } ;
x77*c._3v template < typename T >
WA<v9#m typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
\#8D>i?m {
AVsDt2A return (T & )r;
euK5pA>L }
mxvp3t \ template < typename T1, typename T2 >
5c@,bIl * typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
>2Y=*K,: {
]{;gw<T return (T2 & )r2;
^rB8? kt }
aj-Km`5r} } ;
k%]3vRo< iQ0KfoG?U *^pR%E . 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
w49t9~ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Fx] WCQo 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
#>a\>iKQ2q J@/kIrx return l(i, j) = r(i, j);
[7:,?$tC 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
XnH05LQ WJ]T\DI return ( int & )i;
~T"Rw2vb return ( int & )j;
H9Gh>u]} 最后执行i = j;
RF?`vRZOe 可见,参数被正确的选择了。
D5gFXEeh s-NX o eFB5=)ld .97])E[U <jBF[v9*m( 八. 中期总结
+i6GHBn~J 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:
xBj9yu 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
1>.Ev,X+e 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
V%t.l 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
DcS+_>a\{l {Ea
b
j xf'V{9* ]E{NNHK%2N =?5]()'*n b.OsiT;_j 九. 简化
h<h%*av|
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。
L@rcK!s,lD 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
OMky$d# 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
Qry@
s5 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
;'gWu +-*/&|^等
7kC^
30@T3 2. 返回引用。
+Z,;,5'5G =,各种复合赋值等
2/U.|*mH 3. 返回固定类型。
qRu~$K 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
-D<< kra 4. 原样返回。
~kV/!= operator,
Mg+2.
8% 5. 返回解引用的类型。
M.JA.I@XC operator*(单目)
`T1 6. 返回地址。
}czrj%6 operator&(单目)
l&[O 7. 下表访问返回类型。
X hR4ru` operator[]
q#~ (/ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
n5|fHk^s operator<<和operator>>
O4 w(T |o7[|3:M 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。
xKbXt;l2 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
UklUw _OYasJUMG template < typename Left >
l#&8x struct value_return
//B&k`u {
;2G*wR template < typename T >
&.3"Uo\# struct result_1
&*o=I|pQ {
}ZYd4h|g\z typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
3s*mbk[J } ;
A]*}HZ, 'z8pzMmT template < typename T1, typename T2 >
)w em|:H struct result_2
zE*li`@ {
\Zk;ikEY typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
$+Z[K.2J } ;
WpDSg*fk=Y } ;
aNsBcov3O W@>% {eE &{5,:%PXw 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
VCYwzB ,};&tR 下面我们来剥离functor中的operator()
#-rH1h3*q 首先operator里面的代码全是下面的形式:
0^ _uV9r XoK:N$\}t return l(t) op r(t)
$L`d&$Vh return l(t1, t2) op r(t1, t2)
'JtBZFq return op l(t)
P-[-pi@ return op l(t1, t2)
#I.+aV+2oQ return l(t) op
u$z`
return l(t1, t2) op
&md`$a/ return l(t)[r(t)]
OHN _ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
RIR\']WN ?9vuuIE 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:
m<G,[Yc 单目: return f(l(t), r(t));
+:2klJ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
l03B=$ 双目: return f(l(t));
2F[ q). return f(l(t1, t2));
S
E<FL/x1# 下面就是f的实现,以operator/为例
]Ee?6]bN
y`iBFC;_ struct meta_divide
q~Hn-5H4Q {
Xxj-
6i template < typename T1, typename T2 >
8bGd} ( static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
%X]jaX7 {
thh.A return t1 / t2;
S)(.,x }
+ /G2fhE } ;
{L971W_L 2YL?,uLS 这个工作可以让宏来做:
U)TUOwF 299H$$WS,Z #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
!vi>U|rh template < typename T1, typename T2 > \
D_ 2:k'4 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
]|pe>:gf' 以后可以直接用
_oL?*ks DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
umBICC]CU 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
W ~<^L\Lu (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。。。)
y8y5*e~A-) 1dY}\Sp K`eCDvlH 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
^S<Y>Nm] ho{*Cjv template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
DPY}?dC class unary_op : public Rettype
YRk(u7:0 {
&A/]pi-\ Left l;
/V8#[9K public :
yqs4[C unary_op( const Left & l) : l(l) {}
C.:<-xo u]wZQl#- template < typename T >
k8yEdi` typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Eh`7X=Z7E {
2>9C-VL2 return FuncType::execute(l(t));
1.JK33 }
ZgJQ?S$D L&8~f] template < typename T1, typename T2 >
*-WpZGh typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
OdbEq?3S/? {
g9pZ\$J& return FuncType::execute(l(t1, t2));
h
f)?1z4 }
3Aip}<1 } ;
*"2+B&Y sjTZF- Rh2+=N<X 同样还可以申明一个binary_op
E`JI>7 234p9A@ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
LrfVh-}|:Y class binary_op : public Rettype
1nM
#kJ" {
<{p4V|: Left l;
68|E9^`l Right r;
S\EyCi+ public :
f%JIp#B binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ITQA0PISL w(Ovr`o?9t template < typename T >
)}R0Y=e typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~NgA {
b6M[q_ return FuncType::execute(l(t), r(t));
tFn)aa~L }
n8 0?N}
JG.y,<xW template < typename T1, typename T2 >
)m+W
j typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
R{4^t97wH{ {
#Pau\|e_ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
uc{Ihw }
g/_5unI}u } ;
!TH)
+zi Kn{4;Xk\ 3NqB
<J 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
XX!%RE`M8 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
q$UJ$7=f8 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
6v!`1}
~ 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。
=?*!"&h 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
"cGk)s 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。。。
N% B>M7-= 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
wu6;.xTLl 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)
Paq4 下面是修改过的unary_op
2qNt,;DQ $Wol?)z template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
MY)O^I X$ class unary_op
r6Dz;uz {
rKc9b<Ir Left l;
l30EKoul) Wi<m{.%\E public :
@{e}4s?7od ]q[D>6_ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
l'1pw K3m/(jdO template < typename T >
-ad{tJV| struct result_1
:kV#y {
}#+^{P3 ; typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
}&D WaO]J7 } ;
{WS;dX4 uMv,zO5 template < typename T1, typename T2 >
bWS&Yk( struct result_2
FxY}m {
lFj]4 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~P
qM]^ } ;
E=Bf1/c\ *a^(vo template < typename T1, typename T2 >
B mb0cFQ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V &T~zh1 {
MJ)RvNF return OpClass::execute(lt(t1, t2));
D)P ._? }
3M`M v/plpNVp> template < typename T >
>6-`}G+| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?UR0:f:}oc {
}v{LRRi return OpClass::execute(lt(t));
$wa{~' }
E&w7GZNt nFCC St$ } ;
BOX2O.Pm
/maJtX' ,qwuLBW 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
Dy&i&5E.-l 好啦,现在才真正完美了。
ATyEf5Id_ 现在在picker里面就可以这么添加了:
lVa%$F{Pq j;r-NCBnz template < typename Right >
{Xy5pfW
Q picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
JR|ck=tq {
>y>5#[M! return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
HJH{nz'Lw }
RB\uK
1+ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
:OZrH<SW _f,C[C[e& ({_{\9O,3 c6]U E@A s8Q 5ui] 十. bind
:-Z2:/P 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
qR{=pR 先来分析一下一段例子
|Ez>J+uye( B[Scr5| P+sW[: int foo( int x, int y) { return x - y;}
3?yg\ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
@mBQ?;qlK bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Y=KT eYW` 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
D_7,m%Z: 我们来写个简单的。
T-L||yE,h 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
vr l-$ii 对于函数对象类的版本:
X?',n
1 }.(B}/$u template < typename Func >
Fm 2AEs\ struct functor_trait
+sA2WK] {
|df Pki{ typedef typename Func::result_type result_type;
xo&_bMO } ;
mJnIwdW* 对于无参数函数的版本:
b%`1cV ;'K5J9k template < typename Ret >
w&#]-|$ struct functor_trait < Ret ( * )() >
&z3o7rif$ {
@. l@\4m typedef Ret result_type;
T -2t.Xs } ;
aXYY:; 对于单参数函数的版本:
Y.UFbrv Vb_4f" template < typename Ret, typename V1 >
,4$>,@WW~ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
0OE:[pR {
x9g#<2w8 typedef Ret result_type;
p6@)-2^ } ;
n\DV3rXI9 对于双参数函数的版本:
{tZ.v@ m
s\} template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
{\5 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
=T@1@w {
)10+@d typedef Ret result_type;
# W']6'O } ;
teF9Q+*~ 等等。。。
\b x$i* 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
kJ}`V ~0$&3a<n1 template < typename Func >
FZlWsp= struct func_return
r19
pZAc {
X"Swi&4 template < typename T >
+\9NDfYIA struct result_1
H
<l7ZS: {
a=2%4Wmz typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
tsjrRMR } ;
cwg"c4V z:*|a+cy template < typename T1, typename T2 >
D,feF9 struct result_2
?tbrbkx {
wHy!CP% typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
fZF@k5*\ } ;
HZge!Yp< } ;
}}~ |!8 C'x&Py/# :o3N;*o>)0 最后一个单参数binder就很容易写出来了
T~e.PP |{ip T SH template < typename Func, typename aPicker >
C6PdDRf class binder_1
W6Fo6a"< {
V,njO{Q Func fn;
7.oM J aPicker pk;
fHFE){ public :
y6a3tG 0 H:X3y+ template < typename T >
WsB ?C&>x struct result_1
U xGApK=X {
>[#f\bG> typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
[(lW^- } ;
k_#)Tw* ;V!D:5U template < typename T1, typename T2 >
@VEb{ w[H struct result_2
}K(TjZR {
9*M,R,y typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
@yYkti;4- } ;
F^:3?JA_ ?J0y| binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
z24q3 3O I?CZQ+}Hq template < typename T >
J&_n9$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Pq$n5fZC! {
1% ` Rs
return fn(pk(t));
e0 ecD3 }
5 qA' template < typename T1, typename T2 >
|G<|F`Cj typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ccxNbU {
0y\Z9+G: return fn(pk(t1, t2));
i%?* @uj }
YmG("z } ;
$`8wJf9@w {qVZNXDn LS[]=Mk@1 一目了然不是么?
h(DTa 最后实现bind
QT}tvm@PMq <P<z N~i9j .%-8 t{dt template < typename Func, typename aPicker >
c+ie8Q! picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
ueNS='+m {
*un^u-; return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
pxi3PY? }
#'}*dy/ :`sUt1Fw. 2个以上参数的bind可以同理实现。
\;Weizq5 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+]" 6A ah9 十一. phoenix
|.dRily+ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
|w=zOC;v Z\sDUJ for_each(v.begin(), v.end(),
'"s@enD0 y (
%yC,^ do_
v$9y,^p@e
[
pgo$61 cout << _1 << " , "
DmcZta8n] ]
8P`"M#fI .while_( -- _1),
eMzk3eOJ cout << var( " \n " )
5)40/cBe )
46;uW{EY );
5h*p\cl!Y {;oPLr+Z 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
J}t%p(mb 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
-?a 26o%e operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
]M3yLYK/P 那么我们就照着这个思路来实现吧:
k?}Zg* U0+-W07> MQ2_`pi template < typename Cond, typename Actor >
mE[y SrV class do_while
V]^$S"Tv {
jEwIn1 Cond cd;
cwL_tq Actor act;
2mU.7!g) public :
7>RY/O;Z, template < typename T >
rN>R|]. struct result_1
*zLMpL_ {
5r0YA
IJ typedef int result_type;
lhJ'bYI } ;
uAk.@nfiEv ?7A>+EY do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
a q-~B~c`g GvAb`c= template < typename T >
xz]~ jL@-] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a'T;x`b8U, {
dr"1s-D4IQ do
~J]qP #C {
rl.}%Ny act(t);
VEH>]-0K }
^J{:x while (cd(t));
EM_d8o)`B return 0 ;
E-FUlOG& }
c@Is2
9t* } ;
TqQ[_RKg2 +7a6*;\ y Y0> @vTUX 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
EX"yxZ~ 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。
QV8g#&z 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。
-g<oS9 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。
>mkFV@` 下面就是产生这个functor的类:
p4QU9DF s#MPX3itK }0 ?3:A template < typename Actor >
iDD$pd,e\ class do_while_actor
x~sBzTa {
CGFDqCNr- Actor act;
#K&Gp- public :
+,l-Nz do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
'fW-Y!k% 4e template < typename Cond >
y>LBl] picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
@+DX.9 } ;
DfB7*+x{ g{LP7D;6 YZ7.1`8 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
_dU\JD 最后,是那个do_
4z)]@:`}z 1mJHued=6 h`KU\X )A class do_while_invoker
m+9#5a- {
7:~_D7n public :
13f)&#, F template < typename Actor >
('~LMu_ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
!m$jk2< {
#E]59_
return do_while_actor < Actor > (act);
Va8&Z }
d5d@k } do_;
=V5%+/r +f
8Y?;x} 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
s^SJY{ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
\NC3'G:Ii 最后来说说怎么处理break和continue
Ca\6vR 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。
_cwpA#x`} 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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