一. 什么是Lambda
\kfcv 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
#?A]v>I;C 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,
CF,8f$:2 /bu'6/!` KuU3DTS85Z .wM:YX'[G class filler
!k%l+I3J[ {
Gmqs`{tc public :
zuUQ."#i void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
A-X } ;
Ny]'RS- .Kg|f~InO !~ BZHi6\ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
(0X,Qwx _+}-H'7= <!$dp9y. 'MSEki67 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
ze*&*csO /0Rt +` d?Ia#K93G 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
s+(l7xH$ %_]=i@Y~ 3$MYS^D r.Y*{!t 二. 战前分析
T$#FAEz 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。
=I+l=;05Rd 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
Bm65W `WraOsoY rSM$E for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
kQqBHA /* --------------------------------------------- */
U)SM),bE[ vector < int *> vp( 10 );
*4r
s transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
9k714bnMLX /* --------------------------------------------- */
NvEm,E\| sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
}C_G0'"F /* --------------------------------------------- */
}R7sj int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
\.K\YAM< /* --------------------------------------------- */
eL]{#WL for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
BUcaj.S /* --------------------------------------------- */
h9tB''ePE for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
oV%(
37W9= =) mXCA^ ?Ry%c6(} ?ZSXoy-kr 看了之后,我们可以思考一些问题:
</K%i;l 1._1, _2是什么?
j;1~=j]) 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。
[]GthF 2._1 = 1是在做什么?
Xtu: 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。
_)HD4,` 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。
B"pFJ"XR I}6DoLbV |V5 $'/Y 三. 动工
q[PD 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
/}h71V! GI 0x>Z+ oG4w8+N S3j]{pZ(z template < typename T >
ak~=[7Nv class assignment
3K=q)| {
Oz4,Y+[# T value;
B[)
[fE public :
VEFwqB1l assignment( const T & v) : value(v) {}
bLU^1S8Z template < typename T2 >
FYx `o\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
~zXG<}n } ;
UFzM# ]7XkijNb lpM>}0v 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
w^:V."}-$ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
oTplxF1 3s+<
i6!T`Kau ::3iXk) class holder
Q:-%3)g<< {
Dz"u8 f public :
? 6yF{!F* template < typename T >
0)6i~Mg lY assignment < T > operator = ( const T & t) const
IGh !d?D {
mkj;PYa return assignment < T > (t);
t%]^5<+X58 }
rL!_&| } ;
78^UgO/ []2$rJZD9
l0:e=q2Ax 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:
EPE!V> E3FW*UNg[y static holder _1;
z*NC?\ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
3<e(@W}n-M p]1yd;Jt for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
xN{"%>Mx 而不用手动写一个函数对象。
c {f:5 p K$37}S5 7\\~xSXh tdw\Di#m 四. 问题分析
E1U 4v&P 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。
A}t&- 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。
.b_0k<M!p 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
]<\;d
B 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Q+u#?[' 下面我们可以对这几个问题进行分析。
k *G!. ]2aYi9) 五. 问题1:一致性
`Q1WVd29 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?|
&.+n
L
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
s{1Deek= `PQ?8z| struct holder
niBjq#bJi {
V#-qKV //
9QX~aX template < typename T >
) $l9xx[ T & operator ()( const T & r) const
OW63^wA`s {
pjKl)q return (T & )r;
[6&CloY3 }
OUIUgej } ;
m! '1$G %X0NHta~@ 这样的话assignment也必须相应改动:
l~Ie#vak 9A *?E template < typename Left, typename Right >
<.A C=4@V class assignment
YjX!q]56 {
/]MB6E7& Left l;
V.
bH$@ej
Right r;
!UgUXN* public :
U&]p!DV&; assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
+LI*!(T|lm template < typename T2 >
:cmI"Bo T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
aCYm$6LmA } ;
w
~L\Ebg ['}^;Y?*o 同时,holder的operator=也需要改动:
+GYI2 V&4:nIS>z template < typename T >
Ddm76LS assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
eF8aB?&" {
z|DA
_dG return assignment < holder, T > ( * this , t);
8[`^(O#\E }
+/~\b/ ].<sAmL^ 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。
z[|PsC3i: 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
|0%4Gk); $!l2=^\3 return l(rhs) = r;
eUKl
Co 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
rjpafGCp 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
ExOB P ]"7DV3_ template < typename Tp >
yhkQFB%gv class constant_t
_/sf@R {
CSX$Pk* const Tp t;
O"J.k&C<, public :
"{ry 9?z constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
rlO%%Qn` template < typename T >
Dt~}9HrU const Tp & operator ()( const T & r) const
QIMv9; {
+U_-Lq ) return t;
Zs5I?R1e8 }
"$E!_ } ;
yd2qf CI,`R&=xO 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
evmEX <N 下面就可以修改holder的operator=了
wD?=u\% & |jaY[_.@ template < typename T >
n;k97>m${x assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
L(1,W<kYg {
kX ,FQG> return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
CN$A-sjZ }
kO3k|6f= " ;R3260 同时也要修改assignment的operator()
3@cJ= 5KH'|z template < typename T2 >
g7 U:A0Z T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
!NAX6m 现在代码看起来就很一致了。
7f\^VG MMA@J 六. 问题2:链式操作
J2rLsNC]0 现在让我们来看看如何处理链式操作。
,@>rubUz 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。
w)m0Z4* 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。
;~@PYIp 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。
~oW8GQ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
WGG)
mh&- klC^xSx template < typename T >
h%w\O Z7 struct result_1
'3u]-GU2_ {
1uge>o& typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
7SY->-H8 } ;
rLw[y$2 ep}/dBg 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:
bq6{ty" 4TQISu) template < typename T >
4tTZkJc struct ref
g/X=#! {
33KPo0g7 typedef T & reference;
U)/Ul>dY } ;
rDx],O _ template < typename T >
NdSxWrD`m struct ref < T &>
'5,,XhP {
tEX~72v typedef T & reference;
j_WF38o } ;
])wMUJWg2 /qq&'}TZP 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
ihBl",l&Hq 3F'dT[; template < typename T >
?a0}^:6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
+e]b,9.sR {
8}#Lo9:,d return l(t) = r(t);
ylxfh( }
'=b&)HbeK 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。
x5 ~E'~_ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
vlN. OQ }NBJ T4R 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
IK? $!jh _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
YTPmS\ H _ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
B*iz+"H +5 调用divide的对象返回一个add对象。
,sJfMY 最后的布局是:
K<w5[E9V. Add
>hL'#;:f# / \
F Hcqu_;J Divide 5
` dUiz5o' / \
z57papo _1 3
;Kq?*H 似乎一切都解决了?不。
DPxu3,Y 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。
}~CZqIP 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。
x0;}b-f 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:
/bu<,o ;yER
V template < typename Right >
fh)`kZDk assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
n03SXaU~V Right & rt) const
g5 |\G%dOt {
#DRtMrfat return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
2P=~3g* }
bfI -!, 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
xAz4ZXj=q 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。
J o(}#_y? 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。
I64:-P[\ 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。
#:zPpMAl 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。
}qdJ8K 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?
LXF%~^^@d 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:
9la~3L_g yaXa8v'oC template < class Action >
,h`D(,?X class picker : public Action
t RyGxqiG {
VdOd:w public :
$q$\GOQ 9 picker( const Action & act) : Action(act) {}
>~>[}d;glw // all the operator overloaded
EF=D}"E6pO } ;
:RO:k|g bNU^tL3QZ 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。
,UZE;lXJ'Q 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:
=l'_*B8 d1La7|43u template < typename Right >
GXK?7S0H picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
ye7&y4v+ {
N,,2VSUr return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
<_q/ +x]8 }
;f^jB;\< .u;TeP Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
P]x+Q 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。
gq1Y]t|4F |M>k &p,B- template < typename T > struct picker_maker
L Hz<=]?@ {
y"-{6{3 typedef picker < constant_t < T > > result;
7[1
R}G V } ;
,T~5iLKY template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
i4r~eneP {
gj;G:;1m typedef picker < T > result;
uWj-tzu } ;
76r
s)J[*w F_ Cz 下面总的结构就有了:
_-\{kJ 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。
&LQab>{*K 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。
T2; 9 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
q.F1Jj 至此链式操作完美实现。
B"zg85
e 3 v$4LY #}yFHM?i 七. 问题3
J5IJy3d 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。
u.Yb#? X*"O'XCA template < typename T1, typename T2 >
bd*(]S9d ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O~OWRJ@p {
A3pQ?d[ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
@BhAFv,7 }
/?xn :{Z^ _;Tf 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:
B:.;:AEbT !`=?<Fl template < typename T1, typename T2 >
"a{f?
.X. struct result_2
$*-L8An? {
:P"Gym typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
rO%+)M$A } ;
G_mu7w }PL 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?
*{s[$}uQ 这个差事就留给了holder自己。
X6'&X J vsB^F.4 ]m>MB )9 template < int Order >
i}"JCqo2 class holder;
+]vl8, 4@ template <>
O8o18m8UH class holder < 1 >
cA2]VL.r>C {
cfS]C_6d public :
V'/%)oU\" template < typename T >
T9?_ `h struct result_1
c'R|Wyf {
N*>; ' typedef T & result;
pBkPn+@ } ;
R&xd
ic! template < typename T1, typename T2 >
{Aw3Itef struct result_2
E5Jk+6EcMa {
vq:j?7 typedef T1 & result;
+ETw:i9!? } ;
.X1niguXH template < typename T >
blv6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
LJ3UB {
-wRzMT19MG return (T & )r;
Yl])Q|2I }
cTp+M L template < typename T1, typename T2 >
Y;>'~V#R typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
K?
k`U, {
#cb6~AH return (T1 & )r1;
;7>--_?= }
&KWh5S@w } ;
hd-ds~ve W9~datIh> template <>
O~VUViS6$ class holder < 2 >
r1]^#&V;MC {
H'.eqZM public :
w"|c;E1;_ template < typename T >
dM$S|,H struct result_1
dD%m=x {
6}$cDk`dz typedef T & result;
' M!_k+e } ;
Xy+|D#b template < typename T1, typename T2 >
B#yyO>0k] struct result_2
{r)M@@[ {
,P +&-}gn9 typedef T2 & result;
m>_'f{&u } ;
[>86i template < typename T >
[geY:v_B typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
9'M_t Mm5 {
&Is%I<'o return (T & )r;
.9ne'Ta }
iDsjIW\j template < typename T1, typename T2 >
p
pq#5t^[) typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
;o\wSHc {
.^23qCs return (T2 & )r2;
zl5S)/A }
mfvQ]tz_+ } ;
ZSNg^)cN T$e_ao| Tp7?:YY| 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> >。
'Vd>"ti 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
,J~dER\% 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
?kSs7e> (hoqLL\}k return l(i, j) = r(i, j);
~ocr^V{"<~ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
<#UvLll w'!gLta return ( int & )i;
D<`X
B* return ( int & )j;
_!CH 最后执行i = j;
|8B[yr.b 可见,参数被正确的选择了。
`xSXGI RUEUn /[OMpP Sv ,_G' };*5+XY^ 八. 中期总结
<bH>\@p7} 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:
,<BTv;4p 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
+vP1DXtj( 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
:MVD83?4 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
g5.Z B@j ]WG\+1x9 <Wd$6 }\W3a_,v) 7>nA;F
8_ }Y[.h=X 九. 简化
"elh~K 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。
Q|>y2g! 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
D"MNlm 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:
VioVtP0
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
KH;e)91 +-*/&|^等
eR/7*G5 2. 返回引用。
a4wh-35/ =,各种复合赋值等
(n<xoV[e 3. 返回固定类型。
46vz=# ,6L 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
0ode&dB 4. 原样返回。
C8?/$1|RL operator,
+#W5Qb}VR 5. 返回解引用的类型。
mUjA9[@ operator*(单目)
NS1[-ng 6. 返回地址。
+m1edPA[ operator&(单目)
O@[q./VV, 7. 下表访问返回类型。
z|9 ^T@) operator[]
T<OLfuV 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
>4Lb+] operator<<和operator>>
V{n pK( ?$
3=m)s 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。
b7$?'neH/. 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
CB~&!MdMr Bpgl
U=Qr template < typename Left >
,YoIn struct value_return
NYCkYI {
. "R
2^` template < typename T >
W46sKD;\^W struct result_1
d;
M&X!Y {
/ZczfM\ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
*"#>Ov> } ;
GB-=DC6 lY~xoHT;[ template < typename T1, typename T2 >
,Zdc struct result_2
t~Uqsa>n@' {
+h
=lAHn& typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
{DpZg",H- } ;
i_MDLS>- } ;
p\(%bO QKVZ![Y!s M4QMD;Ez 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
C}Khh`8@5. &t4j px 下面我们来剥离functor中的operator()
mJT7e 首先operator里面的代码全是下面的形式:
ua0k)4| Sh"} c2 return l(t) op r(t)
w,\Ua&>4 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
"^u|vCqw return op l(t)
s~GO-v7 return op l(t1, t2)
)wKuumet return l(t) op
Tkd4nRo~ return l(t1, t2) op
c!I>
_PD`& return l(t)[r(t)]
4Ld0AApncy return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
5L4~7/kj SO}Hc;Q1` 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:
?J>^X-z 单目: return f(l(t), r(t));
[p]Ayo$~ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
7c+u+Yet 双目: return f(l(t));
%3q@\:s return f(l(t1, t2));
0s4%22 下面就是f的实现,以operator/为例
tUtl>>6Iu u~G,=n struct meta_divide
ZJ!/49c*> {
^UJO( template < typename T1, typename T2 >
r:u5+A static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
JK_sl>v.7 {
nOOA5Gz return t1 / t2;
-8-Aqh8| }
^7(zoUn: } ;
md<%Z4+ 8zr)oQ: 这个工作可以让宏来做:
LaLA}1!
I@[.W!w #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
-0>@jfP^D template < typename T1, typename T2 > \
hG3b7!^#g static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
*iYs,4 以后可以直接用
qgu.c`GmW DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
u{I)C0 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
];IUiS1 (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。。。)
sR #( \ {+Eq{8m` 6tP^_9njy 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
TVKuvKH8U P_w+p"@m template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
*!Xhy87%Z) class unary_op : public Rettype
N>VA`+aFR {
$NqT={! Left l;
GCc@
:*4[ public :
9!PJLI=D unary_op( const Left & l) : l(l) {}
IX-ir #VD[\# template < typename T >
?(hdV?8)P typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(0^u {
5&6S["lt return FuncType::execute(l(t));
~`T3 i }
~g)gXPjke q
S2#= template < typename T1, typename T2 >
y&B~UeB:q typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;Cm%<vW4! {
}F**!%4d return FuncType::execute(l(t1, t2));
|odl~juU }
jF{zcYU } ;
2,'m]`;GNr `2Vc*R $5|/X&"O)/ 同样还可以申明一个binary_op
'Aai.PE: |no '^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
HBeOK class binary_op : public Rettype
9aYCU/3 {
H 2\KI( Left l;
d+Pfi)+(I Right r;
BY6QJkI9x public :
PWx2<t<;9 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
&`GQS| _=8x?fC:rl template < typename T >
wF[^?K ' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jbGP`b1_ {
%YA=W=Yd return FuncType::execute(l(t), r(t));
4w\cS&X~C }
(+(YO\ng6 ,J~kwJ$L template < typename T1, typename T2 >
cl30"WK! typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
td&W>(3d {
~M2w&g;1 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
yiiYq(\{ }
80LKxA;5N } ;
b\ F(.8 Mo0+"` C]p3,G,oN 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
u.gnvdU 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
OcwD<Xy DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
S~/zBFo- 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。
2/x+7F}w5 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ZFY t[: 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。。。
.{*V^[. 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
;}ileLTl 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)
mn)kd 下面是修改过的unary_op
&U*=D8!0 A#\NVN8sk template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
m:.ywiw= class unary_op
![P1Qvp {
e@F9'z4 Left l;
m
=
"N4! f)~urGazS public :
;*[nZV> 1Y_Cd unary_op( const Left & l) : l(l) {}
A90oX1l XL1v&'HLV template < typename T >
M`-.0 struct result_1
cF7I {
m\)z& hv<r typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
D4?5% s } ;
M8oI8\6[ CD;C z*c template < typename T1, typename T2 >
KW]/u struct result_2
4#{i {
51u8.%{4 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
!U/iY%NE } ;
]g2Y/\)a ]'3e#Cqeh template < typename T1, typename T2 >
E9!u|&$S typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
J]^)vxm3 {
Ph'*s{ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
DBI[OG9 }
`BG{\3> JBo/<W#| template < typename T >
rhGHR5
g typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/pt%*;H {
\cP\I5IW:s return OpClass::execute(lt(t));
>gtKyn] }
T\55uQ bwR24>8lP } ;
Z?kLAhy! C:
@T5m WLma)L`L 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
9
,=7Uh#7 好啦,现在才真正完美了。
( 6|S42 现在在picker里面就可以这么添加了:
XbsEO>_Z'A {7LO|E}7 template < typename Right >
jO)UK.H# picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
&`[y] E' {
</3Shq return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
]([:"j }
dh#4/Wa, 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
2"*7HS n7>CK?25 6r4o47_t8# S-&[Tp+N q-P$ \": 十. bind
W 0%FZ0l 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。
rnz9TmN:*1 先来分析一下一段例子
?4GI19j "E =\Vz X YO09#>& int foo( int x, int y) { return x - y;}
&^KmfT5C bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
n>T1KC% bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
484lB}H 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。
mojD 我们来写个简单的。
>DeG//rv 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
J*?BwmD'8 对于函数对象类的版本:
# Y/.%ch. FTZ][ template < typename Func >
fm C)]O%q struct functor_trait
~GZ!;An {
P#H|at typedef typename Func::result_type result_type;
(F@.o1No% } ;
q] eSDRW 对于无参数函数的版本:
]y= ff6Q Ch8w_Jf1yx template < typename Ret >
zY6{ OP!# struct functor_trait < Ret ( * )() >
R{uq8NA- W {
O *^= typedef Ret result_type;
WlVp|s{TYP } ;
P[6@1 对于单参数函数的版本:
6UOV,`:m+ *$mDu,'8 template < typename Ret, typename V1 >
*)+1BYMo struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
lX$6U|! {
3#o!K typedef Ret result_type;
s\A"B#9r } ;
Q|/uL`_ni 对于双参数函数的版本:
|y=; #A W!|A3V35\: template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
pcwkO struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
mVFz[xI {
$xqI3UaX typedef Ret result_type;
SEsc"l8 } ;
ckFnQhW 等等。。。
R
r7 r5 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Rd7[e^HSN <20rxOEnf template < typename Func >
04>dxw)8 struct func_return
PI@/jh {
Bwv@D4bii template < typename T >
v).V&": struct result_1
/Qi;'h] {
{?tK]g# typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
mNS7/I\ } ;
Y
Y4"r\V E=!=4"rZF template < typename T1, typename T2 >
@*SgeLeL struct result_2
8;2UP`8s ? {
am;)@<8~Q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%%J)@k^vH } ;
Z'sAu#C } ;
pGEYke NU ,Y
1&[ h#a;(F4_7 最后一个单参数binder就很容易写出来了
pUtd_8 *PQu9>1w template < typename Func, typename aPicker >
v,z s
dr"d class binder_1
%Ci`OhT {
PAG.],"D Func fn;
0?kaXD aPicker pk;
wcz|Zy public :
pm$ZKM |tL57Wu93 template < typename T >
za{z2#aJ struct result_1
py#` {
7d&_5Tj: typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
O%RkU?ME } ;
h_Ky2IB$ )X*?M?~\ template < typename T1, typename T2 >
sjh>i>t struct result_2
BxR%\ {
C? pi8Xg typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
QP/6N9/ } ;
=@%;6`AVcp ,nn5LQ|l.j binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
8\,|T2w,X JNhHQvi\ template < typename T >
:|hFpLt typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jG($:>3a@ {
jDI )iW`P return fn(pk(t));
=%u\x=u| }
:eaqUW!Y template < typename T1, typename T2 >
R#j-Z#/" typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_?UW,5=O {
YTBZklM return fn(pk(t1, t2));
Y|ONCc }
!eb}jL } ;
+<p?i]3CHe |~'D8 g:Ak emZ^d/A 一目了然不是么?
eIVCg-l} 最后实现bind
YG2rJY+* 9G8n'jWyY U)oH@/q template < typename Func, typename aPicker >
V,,/}f' picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
xEK+NKTeV {
a`}b'X: return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
}@IRReQ }
HnvE\t9` EZvB#cuL- 2个以上参数的bind可以同理实现。
ibDMhW$n 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。
r,p6J7/lfS StUiL>9T# 十一. phoenix
{"33 .^= Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
6T%5vg_};' Y.$InQ gL for_each(v.begin(), v.end(),
J"w!Q\_ (
4m++>q do_
,e"A9ik# [
c"aiZ(aP cout << _1 << " , "
)"7hyW 5 ]
KZ
ezA4 .while_( -- _1),
\ iL&Aq}BO cout << var( " \n " )
Qy ;
M:q )
?DVO\Cp );
lD09(|` D
.3Q0a6 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
C]aa^_Ldd- 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
yHW=,V. operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
I\R5Cb<p 那么我们就照着这个思路来实现吧:
zUn>
)#ZC Hfer\+RX ^G63GYh]y template < typename Cond, typename Actor >
DM6oMT class do_while
o/I <)sa {
9IL#\:d1 Cond cd;
4 !lbwqo Actor act;
&]~z-0`$! public :
U*8;ZXi template < typename T >
GE$spx struct result_1
<i'4EnO {
S~vbISl typedef int result_type;
TX{DZ# } ;
y(|6` 8WWRKP1V do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
J'.:l} g!1 *iF>}yh e template < typename T >
=Mq=\T typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ToJV.AdfT {
'#<?QE!d2 do
XF2u<sDe {
Kzxzz6R? act(t);
!TY4C`/ }
Ns9cx while (cd(t));
E66e4?" return 0 ;
D8_m_M|P }
7dX1.}M<( } ;
,
j,[4^ 1W-t})!a Rs)tf|`/ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
BZ1@?3 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
W<;i~W 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
>82Q!HaH 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
%Ua*}C 下面就是产生这个functor的类:
7&NRE"?G iAf, :g -!">SY\ template < typename Actor >
{#q<0l class do_while_actor
`a:@[0r0U {
Y,WcHE Actor act;
x{ ~-YzWho public :
>;o^qi_$ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
*P:`{ZV7=W [x!T<jJ template < typename Cond >
,{itnKJC picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
DcoTa-~ } ;
3Q[]lFJ}F M O* m@ s;}';# 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Mim 9C]h( 最后,是那个do_
e@p` -;< hr@KWE` 'm}~ class do_while_invoker
xm~ff+(&@S {
M6AQ8~z public :
P>L-,R(7e template < typename Actor >
OdRXNk:k-j do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
yhQo1e> {
"rc}mq return do_while_actor < Actor > (act);
rf;R"Uc }
VjYfnvE } do_;
@)VJ,Ql$Y ezwcOYMXK 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
FlVGi3 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
g_>)Q 最后来说说怎么处理break和continue
ZH_ J+ 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。
('
`) m 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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