一. 什么是Lambda
v/CXX<^U( 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
U?.VY@ 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,
'{C=vW `qUmOFl `A?/Ww>; Plt~l3_ class filler
/J5wwQ
(: {
LnM+,cBz public :
,.DU)Wi?} void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
]V}";cm;2 } ;
`@eQL[Z9x [x9eamJ,H V<(cW'zA/ 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:
M`S >Q2{ 6&h,eQ! B6|=kl2C Vbz$dpT for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
*n}{)Ef >a]{q^0
X&(1DE 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
%m{h1UQQ+ I)n%aT fo8 QL @0+@.&Z 二. 战前分析
3M/kfy 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
])vM# f 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
z,$^|'pP Dy0RZF4_ i?||R|>;"' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
joYj`K /* --------------------------------------------- */
7)<&,BWc vector < int *> vp( 10 );
NouT~K`' transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
1[mX_ }K /* --------------------------------------------- */
v-g2k_o| sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
`Y8F}%i[ /* --------------------------------------------- */
q,kdr)- int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
yA=#Ji /* --------------------------------------------- */
rr9N(AoxW for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
bm`x /* --------------------------------------------- */
U H
`= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
a$"3T w8$8P 05$CIS>! zGA1 看了之后,我们可以思考一些问题:
8,=,'gFO 1._1, _2是什么?
#sN]6 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。
!-p5j3 A4L 2._1 = 1是在做什么?
>pUR>?t" 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。
r
",..{ 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。
=`99ez+y FL9Dz4 2I>X]r.S!1 三. 动工
MBp%TX! 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
}~y
i6!w' $CRu?WUS]' l*":WzRGvF xrf z-"n4 template < typename T >
S sGb; class assignment
Y'mtMLfMc {
,F!zZNW9 T value;
E WrIDZi public :
xN'$Yh
assignment( const T & v) : value(v) {}
l|j template < typename T2 >
f;x0Ho5C2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Jx!#y A; } ;
Iw~R@, C[6}
8J| BF
b<"!Y 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
T]HeS( 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
))66_bech
kc-=5l ,` 6O{Z~ 2Jo|]>nl}u class holder
lK
5@qG# {
Qzt'ZK public :
s'b 4Me template < typename T >
Y 3h`uLQ assignment < T > operator = ( const T & t) const
_(l?gj {
?(0=+o(` return assignment < T > (t);
qILb># }
C3)*Mn3%P } ;
N:x--,2 [MhKR }a w;W# 'pE 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:
]l>LU2 sx k<Qhw)M8 static holder _1;
{bHUZen
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
iO+,U} & ,sI<AFI for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ti'B}bH>' 而不用手动写一个函数对象。
Bs)'Gk`1 jVi>9[rz oq${}n < 3>M%?d 四. 问题分析
4P jC[A* 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
lonV_Xx 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
:e1kpQ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
V^Y'!w\LGI 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
2[j(C
下面我们可以对这几个问题进行分析。
BX\/Am11 ~I6N6T Z 五. 问题1:一致性
6~c#G{kc 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
,_iq$I; 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
iR?}^|] !6!Gx: struct holder
cX7 O*5C {
];xDXQd //
qYoB;gp template < typename T >
^G|*=~_ T & operator ()( const T & r) const
bd]9kRq1K {
4>A|2+K\ return (T & )r;
!]5}N^X }
@<NuuYQ& } ;
Xii>?sA5Z" 5`Q j< 这样的话assignment也必须相应改动:
t:MSV? wXjidOd$ template < typename Left, typename Right >
\?Sv O class assignment
=PU($ {
is
}>+&_ Left l;
XeX\u3<D Right r;
pHT]2e# public :
sYjhQN=Y* assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
3xT9/8* template < typename T2 >
.G.WPVE T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
'2GnA ws^ } ;
^/_Yk.w /~MH]Gh 同时,holder的operator=也需要改动:
4-~Z{#- &rG B58 template < typename T >
vJL Gy] assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
KL3Z( {
>
vdmN] return assignment < holder, T > ( * this , t);
>H^#!eaqw }
e2f+Fv
9 v3#,Z! 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。
8Qo'[+4; 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
fuzB;Ea P q$0ih return l(rhs) = r;
N_IKH)
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
Cb1w8l0 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
LH)XD[ I)tiXcJw template < typename Tp >
Fvf|m7 class constant_t
~:{05W {
m>%b4M const Tp t;
!$A/.;0$ public :
ki?h7 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Jy5sZ}t[ template < typename T >
u<Y#J,p`e const Tp & operator ()( const T & r) const
"$XX4w
M {
jMgXIK\ return t;
GlnO8cAB }
yVII<ImqIH } ;
H T|DT ];Z6=9n 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
L8 L1_ 下面就可以修改holder的operator=了
4q E95THB <q8@a0e@ template < typename T >
q pCI[[ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
)\|+G5#` {
]QhTxrF" return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
6|zhqb|s }
5BJE ^Jp,& 同时也要修改assignment的operator()
)V\@N*L`ik TWzLJ63* template < typename T2 >
Pg%9hejf3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
?3=G'Ip5n 现在代码看起来就很一致了。
7~ PL8 2 %dL96 六. 问题2:链式操作
;$QC_l''b 现在让我们来看看如何处理链式操作。
27EK+$ 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。
@eJCr)#} 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。
N7?B"p/ 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。
1Y|a:){G 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
j-":>}oW2. yd).}@ template < typename T >
hW~.F struct result_1
8.i4QaU {
uMJ\ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
/]_ t-> } ;
Ot2o=^Ng } o%^
Mu B 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:
Y !?'[t W6&vyOc template < typename T >
G3~`]qf
struct ref
[ QiG0D_'= {
b6bs . typedef T & reference;
yO q@w!xz } ;
;f[lq^eV template < typename T >
E5w;75, struct ref < T &>
l4>^79* * {
{'5"i?>s0> typedef T & reference;
U[@y8yN6M } ;
CIjc5^Y2 m^k0j/ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
!y= R)k T$I_nxh[)L template < typename T >
Mfj82rHg typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
6qWUo3 {
zxbfh/= return l(t) = r(t);
[={mCGU }
FEaT}/h; 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。
=l/6-j^ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
#z|Q $ s/E|Z1pg3 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
\84t\jKR _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
9;E=w+ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
yD7BZI
xW +5 调用divide的对象返回一个add对象。
;-+q*@sa] 最后的布局是:
o4);5~1l Add
1~5DIU^ / \
qN $t_ Divide 5
A&Y5z[p / \
;mkkaW,D* _1 3
iwotEl0*{ 似乎一切都解决了?不。
,`@pi@<"# 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
7?$?Yu 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。
5*AXL.2ih 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:
Zt `Tg7m 4:`D3 template < typename Right >
hF%M!otcJ- assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
qt@L&v}~j Right & rt) const
JvpGxj {
]~({;;3o- return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
m`/Nl< }
9iA rBL" 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
K^Awf6% 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。
@5Xo2}o-Q 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。
KdkA@>L!; 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。
'5e,@t%y 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。
c3$T3Lu1 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?
mj~:MCC 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:
LeKovt% &*C5Nnlv template < class Action >
M]x>u@JH class picker : public Action
x:|Y)Dn\ {
$x0SWJ \G public :
YX\vk/[| picker( const Action & act) : Action(act) {}
&Y]':gJ // all the operator overloaded
]&cnc8tC } ;
,T$ts qJhsMo2IH 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。
1Kg0y71" 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:
f7Gn$E|/r; d1b]+A G4 template < typename Right >
;cor\R picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
dzf2`@8# {
eqbN_$> return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
yvAO"43 }
[q<'ty kv+% Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
sV\_DP/l 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。
C]`uC^6g *l2`- gbE template < typename T > struct picker_maker
l/eF
P {
@~3-- typedef picker < constant_t < T > > result;
O$Rz/& } ;
p"g|]@m template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
}9~^}99} {
I6>J.6luF9 typedef picker < T > result;
RK3 yq$ } ;
R><g\{G] 8Zv``t61 下面总的结构就有了:
uqMw-f/ 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。
y.r N( 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。
(eHyas %X picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
@:lM|2: 至此链式操作完美实现。
nM,:f)z iI3:<j
l J2UQq 7-y 七. 问题3
xoaO=7\io 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。
+$2{u_m, f6Qr0Op template < typename T1, typename T2 >
ZN[<=w&(cB ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\br!77 {
rP@#_(22 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
p>6`jr }
O9=/\Kc
~+q1g[6 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
^D yw(>9 { e|qQ4~h template < typename T1, typename T2 >
x#rgFY,TY struct result_2
dP5x]'"x {
3EoCEPb# typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
NvR{S /Z } ;
Lb*KEF% s ^ Ltho` 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
-yqsJGY 这个差事就留给了holder自己。
.Y)[c.,j !Ok(mgV$/ j8Z, :op template < int Order >
U1RU2M]v class holder;
91-bz^=xO template <>
Up9{aX class holder < 1 >
Bo 35L:r| {
L@}PW)# public :
'ofj1%c template < typename T >
v^|U? struct result_1
U|^xr~q!f- {
$=aO*i typedef T & result;
g=*jKSZ } ;
P 7x;G5'. template < typename T1, typename T2 >
3h:j.8Z struct result_2
@"@a70WHk {
.3!Wr*o typedef T1 & result;
9shfy4?k } ;
]WT@&F template < typename T >
FG? Mc'r& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
la!]Y-s)'4 {
. [|UNg return (T & )r;
SZyk G[ }
&|yLTx template < typename T1, typename T2 >
IwYeKN6s typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
{#,<)wFV\ {
}^"6 :;, return (T1 & )r1;
.;#T<S" }
q=1 NRG } ;
uuzV,q .*O*@)}Ud template <>
L/3A g*
] class holder < 2 >
B#sCB&( {
)6|L]'dsZ public :
qi-XNB`b template < typename T >
m|*B0GW struct result_1
z;OYPGvkw {
Rr) 5[ typedef T & result;
B2`S0 H } ;
VPLf( template < typename T1, typename T2 >
N0`9/lr| struct result_2
R@e'=z[%1 {
8K%N7RL| typedef T2 & result;
G0FzXtu)q } ;
}nmlN template < typename T >
2YD\KXDo typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
iFI74COam {
#]#9Xq return (T & )r;
x*7@b8J }
Q>niJ'7WF template < typename T1, typename T2 >
i'tMpS3 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
!MbzFs~ {
[%W'd9`> return (T2 & )r2;
86&M Zdv6 }
KK|w30\f } ;
1wSAwpz NvK9L.K EF/d7 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> >。
{X{R] 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
C.j+Zb1Z( 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
0<M-asI? W.wPy@yi return l(i, j) = r(i, j);
$8EEtr,! 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
@"w4R6l+* -I< >Ab return ( int & )i;
Vk5Z[w a return ( int & )j;
C@M-_Ud>Q 最后执行i = j;
X>(1fra4 可见,参数被正确的选择了。
,67Q!/O MK<
y$B{} ('J/Ww< o3WOp80hz ChBf:`e 八. 中期总结
>P6"-x,[" 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:
oFk2y ^>u 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
"N4^ ^~s 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
?hoOSur+ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
P^Hgm +Y;P*U}Qg[ Mz+I
YP`L ULx:2jz 1{uxpYAP=
Ple.fKu 九. 简化
n ]%2Kx 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。
B|`?hw@g+ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
|x[I!I7.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:
a@}.96lStD 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
iTxWXij +-*/&|^等
_"DC) 2. 返回引用。
IsXNAYj =,各种复合赋值等
[9E~=A# 3. 返回固定类型。
z8=THz2f 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
vu0Ql1 4. 原样返回。
zLJ>)v$81 operator,
pn" !wqg 5. 返回解引用的类型。
j
cd<'\; operator*(单目)
j?T'N:Qd 6. 返回地址。
7UTfafOGX operator&(单目)
uWS]l[Ga 7. 下表访问返回类型。
)Q2Ap& operator[]
t~2oEwTm 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
f \&X$g operator<<和operator>>
?G{0{c2 >t+ ENYb 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。
&61U1"&$ R 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
lZzW-
%K Bc>j5^)8w template < typename Left >
m\teE]8x struct value_return
"O$bq::(]e {
G?4@[m template < typename T >
|mT%IR struct result_1
=4TQ*;V: {
$v>q'8d typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
A;cA|`b } ;
kD#T_d VoCg,gow template < typename T1, typename T2 >
'h$:~C struct result_2
}i9:k kfq2 {
HwU9y typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
w4
yrAj
2 } ;
S2X@t>u- } ;
1$cl "d`~ KXKT5E$ ,fjY|ip 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Qt u;_ rrIyZ@_d9 下面我们来剥离functor中的operator()
A}fm).Wp@ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
7cc^n\c?Y -jQ*r$iRE return l(t) op r(t)
hqRC:p#9 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Z% +$<J return op l(t)
C-pR$WM:HN return op l(t1, t2)
]($ \7+ return l(t) op
WZa6*pF return l(t1, t2) op
-TD\?Q return l(t)[r(t)]
]*dYX=6 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
s|IBX0^@ OvH:3"Sdy 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:
sRB=<E*_ 单目: return f(l(t), r(t));
|v+z*}fKw return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
9J:|"@)N 双目: return f(l(t));
l|q-kRRjn return f(l(t1, t2));
9nY`rF8@ 下面就是f的实现,以operator/为例
\?
/' t
7Y*/v&P( struct meta_divide
@9^OHRZX {
w4fKh template < typename T1, typename T2 >
j"Jf|Hq $ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
!7t&d {
bQD8#Ml1 return t1 / t2;
[G 9Pb) }
wx-\@{E } ;
Xg~9<BGsi stiF`l 这个工作可以让宏来做:
RvG=GJJ9 E PE_2a} #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
j_C"O,WS template < typename T1, typename T2 > \
Nu qmp7C static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
eA N{BPN[ 以后可以直接用
d==0 @` DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
!'_7MM 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
!B`z|# (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。。。)
F{mUxo#T ;R=n<=Axa A%#M#hD/ 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
sOqFEvzo1% ^i@anbH template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
S(@kdL class unary_op : public Rettype
B/X$ZQ0 {
Y"
=8wNbr Left l;
97Dq; public :
*VsGa<V unary_op( const Left & l) : l(l) {}
,X!) z Amm `BmnXWMgx template < typename T >
B}[CU='P* typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
zS:2?VXxq {
4?Y7.:x return FuncType::execute(l(t));
:E}y
Pcw }
Cl'$*h x[mz`0 template < typename T1, typename T2 >
=%8 yEb*5# typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rp\`uj*D {
1 G]D:9-? return FuncType::execute(l(t1, t2));
OUWK }
s(py7{ ^K } ;
*zUK3&n~I yF\yxdUX# 4T3Z9KD!8 同样还可以申明一个binary_op
xHt7/8wF W=HvMD template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
D\M"bf>q1 class binary_op : public Rettype
Xz @#,F:@ {
7;+G)44 Left l;
nA0%M1a Right r;
dQT[pNp: public :
a0hBF4+6 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
g8cBb5(L wU|@fm" template < typename T >
2.WI".&y= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(s&:D`e {
Gtaa^mnxD return FuncType::execute(l(t), r(t));
CNb(\] }
zg3kU65PJE |&"aZ!Kn template < typename T1, typename T2 >
O*v&CHd3 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:pM8Q1:B {
pl%!AY'oE> return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
T^Ia^B-%}g }
^2}HF/ } ;
"a].v 8l! {ol7*% u %SB4_ r*< 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
$M)SsD~ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
z=KDkpV DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
;[;WEA 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
UhqTn$=fb 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
el`?:dY H 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。。。
MlYm\x8{M 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
nHm29{G0 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)
k Nc-@B 下面是修改过的unary_op
p/
xlR[ mDz44XO template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
b9rQQS class unary_op
&V1d"";SZ {
vD@|]@gq Left l;
}xC2~
Pw<' rN8'' public :
Uk] jy>7;! V<#KFm$>C unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Hmr f\(x t3<8n;'y: template < typename T >
27N;> struct result_1
!.,J;Qt {
M>Q ZN typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
gdeM,A| } ;
D&F{0 N#Rb8&G)b template < typename T1, typename T2 >
EA(4xj&:U struct result_2
rl7up {
7P2n{zd, typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
f$QkzWvr } ;
i[9yu- V K6D template < typename T1, typename T2 >
we[+6Z6J typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
D(ItNMcKu {
]}lt^7\= return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Y >w7%N }
dJ
I }uQ OY}FtGy template < typename T >
C0[U}Y/r2 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s1Acl\l-uF {
Hh Q0> return OpClass::execute(lt(t));
j~>{P=_} }
ss%, B?i#m^S } ;
'y;Kj _?H3*!>3 2, )>F"R 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
%\
i&g$ 好啦,现在才真正完美了。
:.ZWYze 现在在picker里面就可以这么添加了:
h"+7cc@ *Z"`g
%,; template < typename Right >
&PE%tm picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Lq5xp< {
60^j<O return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
>\[]z^J }
OiQf=Uz\ 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。
:wS&3:h NH|I>vyN _cQ
'3@ is8i_FoD,n `{:Nt#7
十. bind
Ht;Rz*} 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。
5h/,*p6Nje 先来分析一下一段例子
OU UV8K "jyo'r 6}-No int foo( int x, int y) { return x - y;}
W"Y)a|rG% bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Ur#jJR@%3 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
^+D/59I 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。
iY/2 `R 我们来写个简单的。
#4mRMsW5" 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
nRc\!4 对于函数对象类的版本:
n5kGHL2 \ji\r ]k template < typename Func >
*|Vf1R] struct functor_trait
Fge%6hu {
4&cQW) typedef typename Func::result_type result_type;
:rU.5(, } ;
3S3(Gl 对于无参数函数的版本:
+"-l~`+<es u!|_bI3 template < typename Ret >
je^VJ&ac struct functor_trait < Ret ( * )() >
syBpF:`-W {
1<'z)r4 typedef Ret result_type;
D/Ki^E } ;
/al56n 对于单参数函数的版本:
]]K?Q
)9x x9>$197 template < typename Ret, typename V1 >
*/h(4Hz struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
3XlQ 4 {
>
pb}@\;: typedef Ret result_type;
y!gPBkG&3n } ;
xR0*w7YE 对于双参数函数的版本:
V8 8u- &zF>5@fM template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
UDr1t n struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
vU,7Y|t` {
V\zcv @ typedef Ret result_type;
F%-@_IsG# } ;
`f}s<At 等等。。。
z)hK 2JD 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
8%CznAO"?W e2c'Wab template < typename Func >
MS;^:t1` struct func_return
d]e36Dwk {
<8 <P, template < typename T >
V.:,Q
struct result_1
S. `y%t.GP {
!6=s{V&r1 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
LRHod1}mS } ;
?\,;KNQr "qq$i35x template < typename T1, typename T2 >
!6-t_S struct result_2
&D M3/^70 {
`3\U9ZH23 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
I%r7L } ;
$/"Ymm#"\Y } ;
@`KbzN_h/ S|tA%2z k*;U?C! 最后一个单参数binder就很容易写出来了
5%2~/
" 'S6zk wC] template < typename Func, typename aPicker >
M
_<
|n class binder_1
n R, QG8 {
THq}>QI Func fn;
-Ct+W;2 aPicker pk;
|_p7vl" public :
T3oFgzoO e=VSO!(rY template < typename T >
A x8 > struct result_1
>I@&"&d {
e">&B]#} typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
]\fHc"/ } ;
5/P. 4<c7 X'$H'[8;C template < typename T1, typename T2 >
|u%;"N'p) struct result_2
1R@G7m {
#9TL5-1y typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
%TFsk } ;
F.y_H#h Jf2JGTcm binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
D,.`mX ub8d]GZJ template < typename T >
R-zS7Jyox typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O:GP uVb\ {
fGV'l__\\ return fn(pk(t));
Fy5:|CN }
{H,O@ template < typename T1, typename T2 >
T4:H: typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m&=Dy5 {
Rp2h[_> return fn(pk(t1, t2));
GjwH C{ }
8g8eY pG } ;
%TI3Eb jX4$PfOhR r8 YM#dF 一目了然不是么?
f`ibP6% 最后实现bind
>uZc#Zt Hx+r9w u^SInanw template < typename Func, typename aPicker >
y$fMMAN7 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
W 3/]
2"0 {
]+,L/P return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
U0-RG }
2<UC^vZ 9 D.wW 2个以上参数的bind可以同理实现。
jjH2!R]^> 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。
O+mEE>:w% /
:.I&^>P 十一. phoenix
*Jcd_D\-(1 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
2|?U%YrHWs IY.M#Q] for_each(v.begin(), v.end(),
}f;TG:6 (
/Zs_G=\> do_
&zgliT!If [
"a;$uW@.6 cout << _1 << " , "
7@ONCG ]
j9c:SP5 .while_( -- _1),
, SUx!o cout << var( " \n " )
F}mt
*UcMG )
b'^<0c );
E2}X[EoBF KJ/Gv#Kj 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
3-{WFnA 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
b&E"r*i| operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
M3UC9t9] 那么我们就照着这个思路来实现吧:
J0k!&d8 n\Lsm T] H'l template < typename Cond, typename Actor >
8)iI=,T* class do_while
hy#nK:B {
MA9E??p3\ Cond cd;
+(Hp ".gU Actor act;
B7qi|Fw public :
1Bs t| template < typename T >
=@O&$& struct result_1
%Qj$@.*:
{
8[@Y`j8 typedef int result_type;
~a
V5 } ;
zE8_3UC 0u"j^v do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
tol-PJS} q@S\R
7R template < typename T >
^3vI
NF typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,e 7
~G {
}t(5n $go6 do
KRm)|bgE {
9qi|)!!L act(t);
0 7qjWo/t }
o:UNSr while (cd(t));
)RFY2} return 0 ;
'_DB0_Dp }
GZ5 DI+3 } ;
4VF]tX?o (JOR:
1aT Z! /_H($ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Yt_tAm 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。
6&i])iH 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。
?gAwMP(> 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。
=v|$dDz 下面就是产生这个functor的类:
+5O^{Ce6 sw1gpkX &)q>Z!C-l template < typename Actor >
^Hf?["m^@ class do_while_actor
<aFB&Fm {
,
DuyPBAms Actor act;
W4qT]m public :
EN^L.q9# do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
`\z )EoI ~|~ 2B$JeV template < typename Cond >
lGT[6S\as picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Zl#';~9W } ;
VtN@B* eGKvzu H_8PK$c; 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
WuWOC6^ 最后,是那个do_
xG4 C 6s 2GigeN|1N x^`P[> class do_while_invoker
C.u)2[( {
USgO`l\}4 public :
p+nB@fN/ template < typename Actor >
ae0Mf0<#) do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
R-iWbLD {
}#Ji"e return do_while_actor < Actor > (act);
$WW7, }
bB/fU7<{)u } do_;
|P9Mhf N `]6W*^'PD 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
c.-dwz 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
6~!7?FK 最后来说说怎么处理break和continue
KCa @0 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。
um".Z4S 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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