一. 什么是Lambda
8srBHslI 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
O4g+D#Lu 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,
-PnyZ2'Z Wfz\`y DEw8*MN s%!`kWVJ. class filler
/% I7Vc {
V=X:= public :
; h`0ir4[A void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
qA:#iJ8w } ;
iz~
pGkt Yyfq &I({T`= 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:
c\q
r,]#b[:.s| QeDQo e }*0ghKI for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
~=wCwA|1 ^@"H1 mrJQ# 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
+@Ad1fJi Pa^A$fy\ mCz,2K|^~ ph}j[Co 二. 战前分析
:qvI%1cP= 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
)g|xpb 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
a6h>=uT [ `' 153M] s3 ;DG for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Xwa_3Xm*Le /* --------------------------------------------- */
Qe'g3z> vector < int *> vp( 10 );
x-'~Bu transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
XG@`ZJhU6 /* --------------------------------------------- */
X]y)ZF26 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Dl&GJ`&:p /* --------------------------------------------- */
v`c$!L5 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
v6GsoQmA /* --------------------------------------------- */
jhGlG-^ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
$3d}"D /* --------------------------------------------- */
PU {uE[ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
m))<!3 id?#TqD o3Vn<Z$/Cl FkqQf8HB 看了之后,我们可以思考一些问题:
^#):c` 1._1, _2是什么?
vMs;>lhtg 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。
#RMI&[M 2._1 = 1是在做什么?
2`a
q**} 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。
SMf+qiM-E 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。
F=)&98^v$_ `T2 <<< J RPSvP\ 三. 动工
+y#T?!jQYj 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
O%f8I'u$ }K(o9$V ^! UzKFf&-:;K .la&P,j_L template < typename T >
A
K/z6XGy class assignment
70B)|<$ {
k]rLjcB T value;
CodSJ, public :
;50_0Mv;(: assignment( const T & v) : value(v) {}
_J]2~b template < typename T2 >
*zWWmxcJa T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
4.K'\S } ;
a45ss7 ^# A.@ }E}8_8T6 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Y& ] 8 { 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
2uk x (Z
7@PIM5h M]HgIL@9# Fvxu>BK class holder
8V$3b?] {
oh#>
5cA8 public :
&kQ!KA28 template < typename T >
7W9~1
.SC assignment < T > operator = ( const T & t) const
IC{F.2D {
G_ Ay return assignment < T > (t);
m=b~i^@ }
o0pT6N) } ;
WA)Ij(M8 p ecX/K.8l !]S=z^"< 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
^+R:MBK *mBJ?{ ! static holder _1;
`BnP[jF Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
l9/:FiJ_ W3Ulewa for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
b>~RSO* 而不用手动写一个函数对象。
z]Acs VG*'"y*%w =!ac7i\F f]d!hz! 四. 问题分析
mYNEz
@ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
(Btv ClZ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
m&R"2t_Z 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
);
6,H.v 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
j5%qv(w 下面我们可以对这几个问题进行分析。
j1$<] f b0a}ME&1 五. 问题1:一致性
L8V3BH7B 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?|
?Ay3u^X 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
(Q-I8Y8l8 S;A)C`X& struct holder
mjEs5XCC" {
PMKb ]y //
o6?l/nJ template < typename T >
2[dIOb4b
T & operator ()( const T & r) const
+=8X8<Pu {
FBsn;,3<W return (T & )r;
5#_tE<uM }
k|O,1 } ;
H2Eb\v`# G^Xd- 7 GQ 这样的话assignment也必须相应改动:
el'j&I 98*x 'Wp template < typename Left, typename Right >
acOJ]] class assignment
Dw |3Z {
7aQcP Left l;
7nz!0I^ Right r;
pIVq("& public :
BDpF} assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
<4zT;:NQ template < typename T2 >
[F|+(} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
j;2<-{ } ;
n6d^>s9J *\LyNL( 同时,holder的operator=也需要改动:
ARx0zI%N JCQ:+eqt template < typename T >
\8"QvC] assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
;aK.%-s-Z {
jX|=n.#q return assignment < holder, T > ( * this , t);
Q#WE|,a }
Sl.o,W^ O3!d(dY=_ 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。
K&UE0JO' 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
#[ :w M}!A]@ return l(rhs) = r;
3cu9[~K 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。
.v,bXU$@YG 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
6s,2NeVWa )
p^ template < typename Tp >
G\1J _al class constant_t
Lh 9S8EU {
e d;"bb const Tp t;
L#j|2H| public :
8^w/HCC8O constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
\|Qb[{<:, template < typename T >
p^8JLC const Tp & operator ()( const T & r) const
/{DaPqRa {
C|6{fd4? return t;
;i9>}]6 }
e}Q>\t45 } ;
vOgLEN&] '\L0xw4 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Wg(bD, 下面就可以修改holder的operator=了
hNO)~rt N?+eWY template < typename T >
v[D&L_ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
bm}+}CJ@#0 {
H'h#wV`( return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
8ath45G @ }
NV#')+Ba %FlA":W 同时也要修改assignment的operator()
4zzlazU lf8xL9v template < typename T2 >
WW3
B T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
cqk]NL`' 现在代码看起来就很一致了。
ou;qO
5CT 6z1\a 六. 问题2:链式操作
DVzssPg 现在让我们来看看如何处理链式操作。
[tm[,VfA^ 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。
"=ElCaP} 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。
a)S(p1BGg 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。
+\U]p_Fo3 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
h^d\xn9GT# VV\Xb31J template < typename T >
!2tw, QM struct result_1
e;;):\p4 {
yId;\o B typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
y.fs,!|%@ } ;
&9@gm--b: iIB9j8 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:
k<, u0 &GU@8 template < typename T >
/p}{#DLB struct ref
L"^.0*X/d {
~T&%
VvI typedef T & reference;
~B*~'I9b* } ;
*N'hA5.z template < typename T >
.ujj:> struct ref < T &>
w^U}|h" {
!^1[ s@1 typedef T & reference;
fwH`}<o } ;
?k::tNv0 e2Ww0IK!E 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
w~{| S7/ >3+FZ@.iT template < typename T >
wlL8X7+: typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
0`Gai2\1@ {
R|H[lbw return l(t) = r(t);
H1C%o0CPY }
Me<du&
T 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。
\KNdZC?V2 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
r!~(R+,c X
[!X>w&z| 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
.c: )Qli _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
rd|crD3 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
[NZ-WU&&LP +5 调用divide的对象返回一个add对象。
WzlS^bZ 最后的布局是:
_lNC<7+#h Add
+.wT
9kFcc / \
]DU61Z"v?b Divide 5
S{ey@X( / \
:Dt\:`(r' _1 3
'jN/~I 似乎一切都解决了?不。
+/w(K, 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。
363cuRP 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。
p6 <}3m$ 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:
M`bL5J; L=,Y1nO:p template < typename Right >
/4^G34 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
'}T;b} &s Right & rt) const
=tNzGaWJ {
;*.(. return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
w'|&5cS }
N-D(y 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Yg$@ Wb6 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。
'1]+8E
`Z 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。
l3BD
<PB2S 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。
2DUr7rM 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。
[h^f% 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?
C#ZhsWS!b 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:
6{ C Fe|XN [pr 9 $Jr template < class Action >
&7fY_~ )B class picker : public Action
rQn{L{ {
"NJ,0A public :
y%2%^wF picker( const Action & act) : Action(act) {}
a6k(9ZF // all the operator overloaded
^t`f1rGR } ;
)&XnM69~b j=FMYd8$y 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。
M q76]I% 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:
xkF$D:sP g%X &f_@ template < typename Right >
~c!Rx' picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
ot]>}[
{
jT{f<P0 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Lr wINVa }
L>0!B8X2 kpl~/i`4 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
=?wMESU 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。
NoJUx['6 I Jqv w template < typename T > struct picker_maker
6aRGG+H {
P$6W`^DZ typedef picker < constant_t < T > > result;
]c5DOv& } ;
B'<!k7Ewy template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
\y[Bu^tk {
~."!l'a typedef picker < T > result;
lfXH7jL2~ } ;
]NbX`' ^=Q8]W_* 下面总的结构就有了:
r>E\Cco 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。
hx*HY%\P 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。
`i=JjgG@ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
^GE^Q\&D& 至此链式操作完美实现。
=d}gv6v2S *Yj~]E0`1 \5t`p67Ve_ 七. 问题3
ESn6D@" 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。
D&4u63^ D~5yj&&T; template < typename T1, typename T2 >
sKe, ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
? 7/W> {
3fm;r5 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
'`9%'f) }
aB=vu=hF U)u\1AV5 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:
YR?3 61FK $K+4C0wX` template < typename T1, typename T2 >
Sjw2 j#Q struct result_2
N 9c8c {
:a#F typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
*~"zV`*Q } ;
oG+K '(BB AGl|>f) 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
:0WkxEY9 这个差事就留给了holder自己。
i/5y^
kw6cFz j#7wyi5q template < int Order >
z\e>DdS class holder;
XyvZ&d6(d template <>
caGML|DeI class holder < 1 >
c:3@[nF~ {
o G(0i public :
w9G_>+?E template < typename T >
{9h`$e= struct result_1
JX2mTQ {
\R6;Fef typedef T & result;
E}]I%fi } ;
oP+kAV#] template < typename T1, typename T2 >
TTeA a struct result_2
"Q3PC!7X:5 {
1y},9ym typedef T1 & result;
->#y(} } ;
7k'=F m6za template < typename T >
>Y,/dyT
Zm typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
hO^&0? {
hZp=BM"bJ return (T & )r;
Aqa6R+c }
'q{PtYr template < typename T1, typename T2 >
H(X+.R,Thp typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
/1IvLdPIu {
6.7`0v?,n return (T1 & )r1;
vh<]aiY }
//#xK D } ;
fKPiRlLS I(z>)S'7r template <>
9=Y,["br$_ class holder < 2 >
^t\kLU {
A8\U
CG public :
@`w' template < typename T >
B.]qrS| struct result_1
5u'TmLuKT {
}s`jl``PM typedef T & result;
r{pI-$ } ;
UiJ^~rn template < typename T1, typename T2 >
*Gg1h@& struct result_2
:*mA,2s {
e*Uz#w: typedef T2 & result;
l84h%, } ;
a9yIV5_N template < typename T >
BengRG[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
u3Zzu \{ {
EO4"Z@ji return (T & )r;
E\{^0vNc }
Vpug"aR&_ template < typename T1, typename T2 >
kV*y_5g typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
u}JQTro {
>/7KL2* return (T2 & )r2;
2uvQf&, }
s(1_: } ;
9F2P(aS }u(d'9u PWf{aHsr 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> >。
2x)0?N[$O 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
^tm++ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
>$7wA9YhL -D!#W%y8 return l(i, j) = r(i, j);
xT_fr,P 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
.yctE:n ^/`#9]<% return ( int & )i;
PphR4 sIM return ( int & )j;
j[$B\H 最后执行i = j;
>u BV 可见,参数被正确的选择了。
|y{;|K J{nyo1A Nb^zkg /3)YWFZZc l%sp[uqcg 八. 中期总结
{ED(O-W 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:
5]4<!m 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
ka?IX9t\ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
L Q I: ]d 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
)
xfc-Q TEaD-mY3 -4*'WzWr s=^r/Sz902 z;fd#N: l}2%?d 九. 简化
%\(y8QV 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。
{Y3_I\H8{ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
&%f ]-=~ 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:
% +kT 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
,xtKPA +-*/&|^等
!wLH&X$XT 2. 返回引用。
'(3Nopl =,各种复合赋值等
EzD
-1sJ 3. 返回固定类型。
>gX0Ij#G 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
nZ`2Z7! 4. 原样返回。
[a>JG8[,t operator,
ooLnJY# 5. 返回解引用的类型。
`}k&HRn operator*(单目)
#a7Amh\nT 6. 返回地址。
>D`fp operator&(单目)
"Cyo<| 7. 下表访问返回类型。
E6k?+i
w operator[]
-!C
Y,'3 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
D&z'tf5 operator<<和operator>>
jm#d7@~4 _SBp66
r OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
:f?,]|]+- 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
SQ~N X) a`EGx{q( template < typename Left >
:|n>H+Y struct value_return
g:.,}L {
*O(/UVuD\ template < typename T >
|
Q1ubS struct result_1
ecY ^C3+S {
@n~>j&Kp typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
E]u'MX } ;
5oT2)yz m'Ek p template < typename T1, typename T2 >
L#7)X5a__ struct result_2
.q_uJ_qu- {
-CU7u=*b typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
A]tf>H#1 } ;
eZR8<Z% } ;
9Th32}H e\d5SKY G)tq/`zNw 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
E1l\~%A 4P O%qO 下面我们来剥离functor中的operator()
yv!''F:9F 首先operator里面的代码全是下面的形式:
%|D\j-~ ;G4HMtL return l(t) op r(t)
hdsgOu return l(t1, t2) op r(t1, t2)
8zCGMhd return op l(t)
@Q$/eL return op l(t1, t2)
r3c\;Ra7 return l(t) op
MuFU?3ovG* return l(t1, t2) op
Ew?/@KAV\ return l(t)[r(t)]
Z5*(W;; return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
}GoOE=rhY P[#WHbn 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:
(jo(bbpj 单目: return f(l(t), r(t));
86^ZYh return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
]df9'\ 双目: return f(l(t));
j?f,~Y<k return f(l(t1, t2));
g6@N PQ 下面就是f的实现,以operator/为例
~/|unV +]S;U&vQ struct meta_divide
H4y1Hpa, {
So)KI_M template < typename T1, typename T2 >
(v'lb!j^# static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
m m J)m {
XZep7d} return t1 / t2;
[KimY }
PO%yWns30o } ;
< o'7{ p+`*~6Jj/ 这个工作可以让宏来做:
'.h/Y/oz _V7^sk! #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
-;@5Ua1uf template < typename T1, typename T2 > \
"#\bQf} static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
A=qW]Im 以后可以直接用
3'sWlhf; DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
xPfnyAo?%z 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
O&?CoA? (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。。。)
\6`%NhkM_ ?2<6#>(7a Ltic_cjYd? 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
Gh gvRR$ St7D.| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
1)/T.q<D" class unary_op : public Rettype
ktw!T{ {
G7_"^r%c9; Left l;
wWOT*R_ public :
LG&Q>pt. unary_op( const Left & l) : l(l) {}
*v:,rh #nc@!+ template < typename T >
}*}`)rj, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L>5!3b=b {
K&D}!.~/ return FuncType::execute(l(t));
e@2Vn? 5 }
@8<uAu% SbPjU50 template < typename T1, typename T2 >
Z'EO typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/qkIoF2 {
X,!OWz:[ return FuncType::execute(l(t1, t2));
8v)~J}[ Bz }
[^(R1K } ;
>e$^#\D h4B#T'b yz2oS|0 ' 同样还可以申明一个binary_op
U70@}5! R8r[;u\iV template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
H`6Jq?\ class binary_op : public Rettype
l LD)i J1 {
,Y\4xg*` Left l;
Zs$RKJ7 Right r;
^$Eiz. public :
Ay"2W%([` binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
B> "r -O ,~N+?k_ template < typename T >
#g`cih=QL typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kG;\i {
G|G?h return FuncType::execute(l(t), r(t));
$Z7|t }
6m{$rBR ux79"5qb template < typename T1, typename T2 >
L%s4snE typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
D917[<$ {
9y|&T return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Fx88R! }
In9|n^=H@ } ;
jVFRq T% tCCi|*P
G iB`WXU 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
Ye=7Y57Nr 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
hzPB~obC DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
u FYQ^ 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。
#<i><EG 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
.McoW7|Y 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。。。
Lc: SqF 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
p:Ld)U * 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)
vzrD" 下面是修改过的unary_op
q(ET)xCeD pffw5Tc template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
^Lv^W class unary_op
%J (
}D7-, {
b} U&bFl Left l;
z.9FDQLp )Q public :
m2<
* soVZz3F unary_op( const Left & l) : l(l) {}
PN^1 eGypXf% template < typename T >
R
EH&kcn struct result_1
y[@j0xlO {
twHM~cTS typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~S=fMv^BR } ;
[@)z $W gJFpEA { template < typename T1, typename T2 >
wZ3vF)2s struct result_2
F']%q 0 {
U;Y}2 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ND9>`I5 } ;
rIWN!@.J h`;F<PFW template < typename T1, typename T2 >
yJ`1},^ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|9"^s x {
=|V]8 tN return OpClass::execute(lt(t1, t2));
f!8m }
N9h@1'> ![hhPYmV template < typename T >
_DvPF~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
G8DIig< {
,bwopRcA return OpClass::execute(lt(t));
s1vYZ }
NG W{Z~l rMg{j
gD } ;
|VR5Q(d E?h2e~ ,] E4aCGg 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
'W2$wN+P 好啦,现在才真正完美了。
TNT"2FoBd 现在在picker里面就可以这么添加了:
GKx,6E#JM @P5@&G template < typename Right >
F t8h= picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
f5qHBQ {
D&6Qk&> return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
I
3,e)Z }
CU^3L|f2N 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。
:!YJ3:\ I)%jPH:ua (5DGs_> Vh9s.=*P@ #~-&&S4a.J 十. bind
u.4vp]eU 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。
X%1.mTU~K 先来分析一下一段例子
FITaL@{c )Gp\_(9fc lLFBop int foo( int x, int y) { return x - y;}
{UC<I.5X bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
;Owu:} bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
'CAukk| 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。
i|{nj\6w^ 我们来写个简单的。
0uJzff!| 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
TvG:T{jwy 对于函数对象类的版本:
gsm^{jB )MW}!U9G template < typename Func >
Vyq<T(5 struct functor_trait
,u^0V"hJ {
#|1QA3KzO typedef typename Func::result_type result_type;
=y]b|"s~2 } ;
$AhX@|?z 对于无参数函数的版本:
4m(>" dHP -R
\@W q@ template < typename Ret >
k3.p@8@: struct functor_trait < Ret ( * )() >
3udIe$.Q {
?BvI/H5d typedef Ret result_type;
j!o3g;j } ;
` +UMZc 对于单参数函数的版本:
y-q?pqt o9d$
4s@/ template < typename Ret, typename V1 >
s /q5o@b{ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
TdIFZ[<7 {
v oS"X
typedef Ret result_type;
GJ_)Cl+5E } ;
GaqG8%. 对于双参数函数的版本:
n)!_HNc9 mXM>6>;y template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
>MY.Fr#.m struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
17]31 {
ugPI1'f typedef Ret result_type;
+Qvgpx > } ;
EI+/%., 等等。。。
zd4y5/aoS 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
n}'.6 ]hVXFHrR template < typename Func >
;/3/R/^g struct func_return
gOmyFHv. {
I>o;
%} template < typename T >
|(v=1#i struct result_1
v4~Xv5|w^F {
XJ/kB8 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
rw0lXs#K<E } ;
aDv/kFfn -mw\?\2{ template < typename T1, typename T2 >
q&6=oss! struct result_2
&B0&183 {
oYErG], typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Xq!tXJ) } ;
"$cT*}br } ;
24/~gft 6="&K_Q7 .p~;U|h" 最后一个单参数binder就很容易写出来了
gO!h<1 ! je3n'^m template < typename Func, typename aPicker >
<7]
Y\{+ class binder_1
ioCkPj {
R+hS;F nh% Func fn;
nJH%pBc aPicker pk;
(jFE{M$- public :
lj*913aFh Z9~Wlt'? template < typename T >
c} ET#2, struct result_1
cNc_
n<M {
)K3
vzX typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
j|dzd<kE6 } ;
IqKXFORiNI pv SFp-:_ template < typename T1, typename T2 >
o`! :Q!+ struct result_2
Fe<
t@W {
; 2-kQK9 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Q&Ahr } ;
rL3Vogw'e (gB=!1/|G binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
!Qa7- lD#1"$Coz template < typename T >
bY$!"b~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
U2nRgd {
3g:+p
return fn(pk(t));
Vho0f<`E }
S*s9?
template < typename T1, typename T2 >
oHnpw U typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
()
;7+ {
q#-H+7 5 return fn(pk(t1, t2));
~0Q72 }
i>zyn-CuW } ;
Dy@NgHe =JH,RQ
* wGX"R 5 一目了然不是么?
'qS!n 最后实现bind
~kT{O!x}4 @??
6)C O G}&%NgH template < typename Func, typename aPicker >
tTp`e0L*m picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
XhV"<&v {
O#Hz5A5 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
!iOu07<n&D }
+@7R,8 EA#!h'-s 2个以上参数的bind可以同理实现。
&r!>2$B\ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Kp;o?5H jzMGRN/67 十一. phoenix
HbVm
O]#$D Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
OXV@LYP@ ;0q6 bp(<H for_each(v.begin(), v.end(),
rdg1<Z (
-~ Q3T9+ do_
t}l<#X5 [
uB5o
Ghu- cout << _1 << " , "
O0YGjS|d ]
4q8%!\A+ .while_( -- _1),
$dw;Kj'\ cout << var( " \n " )
'8
#*U )
N3RwcM9+; );
\vQ ( n//a;m 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:
)6WU&0>AU8 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
WfZ#:G9 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
y&]D2"I 那么我们就照着这个思路来实现吧:
xGL"N1 QLl44*@ Fj4:_(%nG template < typename Cond, typename Actor >
1+iiiVbMH class do_while
b1!%xdy_T {
R!CUR~F Cond cd;
v*v&f!Ym&s Actor act;
Kn|dnq|G public :
)dcGV$4t[ template < typename T >
A???s,F_ struct result_1
6j#5Ag: {
Qz;"b! typedef int result_type;
rE~O}2a#H } ;
t[~i})yS %SXqJW^: do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
r; !us~ 5S bSz!s`$ template < typename T >
c2"OpI typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Xw)+5+t"{ {
s]OXB {M do
0@;E8^pa {
IRB;Q(Z
act(t);
?zqXHv#x }
Gr?gHAT while (cd(t));
P6rL;_~e return 0 ;
S)?B
I }
m`aUz}Y>c } ;
p9J( ,} l[Oxf| X3vrD{uNU 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
`h#JDcT;a 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。
L^}kwu# 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。
wB{-]\H`\ 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。
GEgf_C!%@ 下面就是产生这个functor的类:
V,}cDT> uIBV1Qz lM]7@A template < typename Actor >
a*`J]{3G class do_while_actor
$[e*0!e {
r@aFB@ Actor act;
ruVm8BO public :
K\PS$ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
EBm\rM8 xgVt0=q template < typename Cond >
i7_BnJJX{B picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
N]~q@x;<)3 } ;
y|ZJ-[qg ?(N(8)G1 j*nCIxF 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
&Jz%L^ 最后,是那个do_
Q_S
fFsY 3? "GH1e @EvnV. class do_while_invoker
MwZ`NH|n3" {
nr }H;wB public :
aqlYB7 template < typename Actor >
mz''-1YY$ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
?*g]27f11 {
2C>PxA6l return do_while_actor < Actor > (act);
$xqphhBg }
F-t-d1w6 } do_;
P`0aU3pl Z(FAQ\7 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
4CqZvdC 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
3ul 最后来说说怎么处理break和continue
|<S9nZg%p 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。
(fl2?d5+C 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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