一. 什么是Lambda
P]||Xbbp 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Zv)x-48 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,
b+ J) Vq1ve;(8s kc-v(WIC 1U;p+k5c class filler
pm}!?TL {
j?'It`s public :
ET}Dh3A void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
4^Ghn } ;
:s`\jJ Z4@GcdZ ({#M*=&" 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:
fS(IN~ Ye) F{WqZ# B&RgUIrFoY x"QZ}28(t for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
[p#
}=&d yZ]u{LJS JJ$q * 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
a'2^kds CN, oH4IU o `N /w &o$Pwk\p/ 二. 战前分析
enJgk( 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。
{expx<+4F 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
QSq0{ v\:P_J \,5OPSB for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
{ |[n>k /* --------------------------------------------- */
aZ{]t:] vector < int *> vp( 10 );
I?!7]S n$ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
k(.6K[b /* --------------------------------------------- */
1y($h< sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
/vLdm-4 /* --------------------------------------------- */
N9A#@c0O int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
0xQ="aXE /* --------------------------------------------- */
+*aZ9g for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
d~U}IMj /* --------------------------------------------- */
Juqe%he` for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
~E tW B I>( \B| \6 u+Q<>>lU 6@[7 看了之后,我们可以思考一些问题:
lboi\GP| 1._1, _2是什么?
;5 JzrbtL 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
7r4|>F 2._1 = 1是在做什么?
YXr" 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
nVt,= ?_ U Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
U4*Q;A# ^*=.Vuqy w`$M}oX( 三. 动工
A%$ZB9#zQ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
lmRdl> s35`{PR aX$Q}mgb 3EN(Pz L template < typename T >
K7CrRT3>6 class assignment
IDIok~B=e {
M'D l_dx- T value;
"bC1dl< public :
k6?;D_dm assignment( const T & v) : value(v) {}
[R~`6 template < typename T2 >
M#7w54~b?M T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
m<X[s } ;
$|V@3`0 ?\.aq
p1B /:OSql5K*< 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
}[>X}"_e 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
U$,W/G}m Lm{qFu )Z0bMO< *VPjBzcH class holder
<_N<L\ {
tr t^o public :
_sGmkJi] template < typename T >
@z-%:J/$ assignment < T > operator = ( const T & t) const
Q`kJ3b {
v?=y9lEH@% return assignment < T > (t);
mhDC1lXF }
i=^!?
i } ;
t)
:'XGk@ Sb& $xWL zY=eeG+4s 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
>3MzsAH\ ^I CSs]}1 static holder _1;
+'VSD`BR Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
-0>gq$/N=^ KW1b #g%Z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
}@XokRk 而不用手动写一个函数对象。
qG<3H!Z!ky c&GVIrJ [ <,i}z `UK'IN.il 四. 问题分析
H-|%\9&{S 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。
z?DI4O#Up 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。
ZZu{ct9 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
:+qd>;yf# 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
'=X)0GG 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Sr#\5UDS [Ep%9(SgA' 五. 问题1:一致性
N a$eeM 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?|
$"P[nNW3 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
DQ*T2*L nUy. gAb struct holder
o#~Lb9`@U {
fR$_=WWN>h //
:yi?< template < typename T >
9-3, DxZ} T & operator ()( const T & r) const
{gkzo3 {
bQlv b return (T & )r;
LN0pC}F }
/L yoTBG } ;
.V
:2zga=)g 这样的话assignment也必须相应改动:
N|@jHxy
B8~JUGD template < typename Left, typename Right >
X;&Iu{&= class assignment
u _mtdB' {
[`4 Left l;
iLC.?v2= Right r;
yCvP-?2 public :
S
T1V assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
QHDR*tB:{ template < typename T2 >
6Lc{SR T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
[2$mo;E? } ;
?` lD|~ v6C$Y+5~ 同时,holder的operator=也需要改动:
n muzTFs= 2Wn*J[5 template < typename T >
[p+-]V assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
C==yl"w {
YWFq&II|Z return assignment < holder, T > ( * this , t);
4^Y{ BS fF }
e~U]yg5X- ZQk!Ia7 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。
*671MJ9 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
, UsY0YC i$5<>\g return l(rhs) = r;
]?6Pt:N2 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
cE;n>ta"F 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
'L@kZ (yb$h0HN template < typename Tp >
`+m:@0&L class constant_t
D){my_
/ {
S"4eS,5L| const Tp t;
Xwo%DZKN public :
x:K~?c3 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
m{;j
r< template < typename T >
er8T:.Py const Tp & operator ()( const T & r) const
uCr :+"C {
\i'Z(1 return t;
R*=88ds }
FS)"MDs } ;
*
'_(.Z: '^.`mT'P 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
9Vru,7g 下面就可以修改holder的operator=了
U4.$o]58 IIG9&F$G template < typename T >
fDwK5? assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
4_`(c1oA {
3=Q:{ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
=%B5TBG }
6_s(Kx>j |M&4[ka} 同时也要修改assignment的operator()
^)(-7H B<Q)z5KK template < typename T2 >
bksv2@ar T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
?I[*{}@n" 现在代码看起来就很一致了。
^TtL-|I 3vs{*T" 六. 问题2:链式操作
P)l_ :;& 现在让我们来看看如何处理链式操作。
f"*k>=ETI 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。
&|<f|BMX 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。
iF9d?9TWl 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。
hvG D` 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
VsJiE0'% 9Pb6Z} template < typename T >
)q66^%;S struct result_1
35Yf,@VO {
s+?2oPa typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
gBky ZK } ;
ny
cn XEnu0gr 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:
W=#AfPi$& }T0O~c{$i template < typename T >
PY;tu#W!% struct ref
<.mH-Y5i {
R
RE8|%p;B typedef T & reference;
Sbl = U } ;
!E_Zh*lgm template < typename T >
zak|* _ struct ref < T &>
/O5&)%N {
eP,bFc typedef T & reference;
Wqkzj^;"G } ;
Wqkb1~]#Y o{6q>Jm 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
|his8\C+x B>W8pZu-J template < typename T >
0-uw3U< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
X Z . T%g {
?!K6")SE return l(t) = r(t);
9b&|'BBW }
P}]o$nWT 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。
xbBqR_H_ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
4-t^?T:qF 5f{P% x( 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
qiB~ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
D#G%WT/" _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
o K>(yC[ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
CxTmW5l 最后的布局是:
oNtoqYwH Add
fd4C8>*7G / \
@AF<Xp{ Divide 5
V^,eW! / \
gfs ;?vP _1 3
zGFD71=# 似乎一切都解决了?不。
Z6rhInIY 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。
<:V~_j6P0 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。
tEL9hZzI 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:
l2LLM {B p]%di8&;N template < typename Right >
=C2sl;7~* assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
K Ax=C}9 Right & rt) const
vjq2(I)u {
)Xh}N return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
o]~\u{o#. }
d)emTXB( 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
`0N7G c 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。
g"Y_!)X 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。
<(q(5jG 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。
]'`E 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。
m/1FVC@* 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?
b?l>vUgAg 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:
UWF
\Vx*)b [Q0V 5P~Q' template < class Action >
v !8=B21 class picker : public Action
{u/1ph- {
Y@`uBB[ public :
U
fyhd picker( const Action & act) : Action(act) {}
c3 O/#* // all the operator overloaded
F?|Efpzow? } ;
*m}8L%<HT X>Vc4n<} 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。
=w!ik9 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:
~x^y5[5{ Vw1>d+<~-) template < typename Right >
O|V0WiY< picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
R(d<PlZ {
16zRe I( return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
V9,<> }
8i154#l+\ dMH_:jb Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
GLn=*Dh# 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。
Tb$))O} 3)y1q>CQf template < typename T > struct picker_maker
9h amxi {
q1T)H2S typedef picker < constant_t < T > > result;
I&{T 4.B:U } ;
s`jlE|jtN template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
n.&7lg^X {
{+WBi(=W typedef picker < T > result;
w6i2>nu_O } ;
ryVYY>*(K oI;ho6y) 下面总的结构就有了:
V
9Qt;]mQ 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。
E{<#h9=> 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。
t,?,T~#9 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
q<
XFw-Pv 至此链式操作完美实现。
(dq_,LI =/Gd<qz3 u]Ku96! 七. 问题3
6sBt6?_T 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。
m ol,iM*l B/wD~xC?x template < typename T1, typename T2 >
HG;;M6 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"pM>TMAE {
@."K"i'Bl return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
gsbr8zwG, }
=&z+7Pe[ v>]g="5}8 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:
@G"nkB
uu.X>agg template < typename T1, typename T2 >
'4 *0Pw struct result_2
<= o<lRU {
,c&u\W=p typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
|9jK-F6 } ;
FJc8g6M 7|5kak>= 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?
@3.Z>KONx 这个差事就留给了holder自己。
]q1w@)]n} J"C9z{[Z& 9"S2KT @8 template < int Order >
Y~vk>ZC class holder;
H?=W]<!W{y template <>
:1A:g^n class holder < 1 >
#<xFO^TB {
w a_{\v= public :
4Y8= template < typename T >
!|Q&4NS struct result_1
,{PN6B {
f'oTN!5WF typedef T & result;
b* n3Fej } ;
@P7'MiP]K template < typename T1, typename T2 >
(%X *b.n= struct result_2
1kvX#h&V {
1eD#-tzV typedef T1 & result;
pTCD1) } ;
K=N&kda template < typename T >
s9ix&m typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
nK;d\DO {
.V
hU:_u return (T & )r;
t`8Jz~G` }
$VmV>NZ template < typename T1, typename T2 >
e3ZRL91c typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
F_qApyU,7 {
rr
tMd return (T1 & )r1;
|HycBTN#E }
OkciL] } ;
%unn{92) lwQ!sH[M template <>
@@D/&}#F class holder < 2 >
D,cD]tB2 {
LA6XTgcu public :
X%YZQc9 template < typename T >
~ EBaVl ({ struct result_1
jWUrw {
nGVr\u9z typedef T & result;
#`_W?-%^ } ;
Tv|'6P template < typename T1, typename T2 >
=8l' [ struct result_2
DghyE` {
>&.N_,* typedef T2 & result;
w~+*Vd~U } ;
D+!T5)>( template < typename T >
K}cZK typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
&>c=/]Lop {
7**zb"#y return (T & )r;
Nf4@m|# }
791v>h template < typename T1, typename T2 >
Q,.dIPla typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
@wXYza0|d {
":eyf3M return (T2 & )r2;
I;XM4a }
XO;_F"H= } ;
`lY-/Ty r.?dT |A a0ms9%Y;Q[ 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> >。
pss')YP. 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
UT@Qo}: 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
tXzuP_0 <IZr..|O return l(i, j) = r(i, j);
t 9(,JC0 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
q,sO<1wAT\ D!* SA return ( int & )i;
CRo@+p10 return ( int & )j;
gkK(7=r% 最后执行i = j;
:tV"uWZFU 可见,参数被正确的选择了。
bzG vnaTt J)g
+I /[Nkk)8- "I=Lbh-` -d?<t}a 八. 中期总结
`&=%p| 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:
D Z~036 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
(Tq)!h35B 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
A6KP(@
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
"'DPb%o s[4 qC JXuks`:Q p!E*ANwX AIP0PJI3 M7qg\1L 九. 简化
R Q8"vF# 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。
k6 OO\= 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
&LV'"2ng8 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:
Z&@P< 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
HE*^!2f +-*/&|^等
bv7)[,i 2. 返回引用。
V~Guw[RA =,各种复合赋值等
Vb\^xdL> 3. 返回固定类型。
#pWy%U 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
r6D3u(kMb 4. 原样返回。
|xb;#ruR6 operator,
"vYjL&4h 5. 返回解引用的类型。
([m4dr operator*(单目)
<OiH%:G/1 6. 返回地址。
ke6,&s%{j operator&(单目)
5aVZ"h" 7. 下表访问返回类型。
?z.
Z_A& operator[]
Z{u]qI{l 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
`m V(: operator<<和operator>>
rxxVLW Eb,M+c? 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。
oVl:g:K40 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
b 2\J<Nw eLH=PDdO template < typename Left >
U7LCd+Z5X struct value_return
G=e'H- {
"Ml#,kU<T template < typename T >
,H|K3nh struct result_1
pw))9~XU {
u$qasII typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
VaonG]Ues } ;
;Zf7|i`R3 <'T DOYb template < typename T1, typename T2 >
9AWP`~l` struct result_2
ga'G)d3oS {
{#=o4~u%;H typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
. Z`xNp } ;
U4"&T,'lTL } ;
)REegFN@ /`qQWB5b ;Gu(Yoa}y 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
"MPS&OK =g%<xCp 下面我们来剥离functor中的operator()
8&hxU@T~ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
P e}
T A{3nz DLI return l(t) op r(t)
]:#W$9,WL return l(t1, t2) op r(t1, t2)
h1Y^+A_ return op l(t)
tPk>hzW return op l(t1, t2)
^S|}<6~6b return l(t) op
D=f$-rn return l(t1, t2) op
Y|#<kS return l(t)[r(t)]
Zirp_[KZ% return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
cNKGEm
;z TCgW^iu 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:
{iQ4jJ`n 单目: return f(l(t), r(t));
,7d#t4 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
7OPRf9+o 双目: return f(l(t));
xyV7MW\?w return f(l(t1, t2));
xNJ*TA[+ 下面就是f的实现,以operator/为例
nh+h3"-d Ix@nRc' struct meta_divide
~1Ffu x {
ZlMS=<hgFx template < typename T1, typename T2 >
6m:$RW static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
p`"Ic2xPJ {
uowdzJ7 return t1 / t2;
x=W5e
^0? }
1Si$Q } ;
-LFk7a aMK\&yZD 这个工作可以让宏来做:
z2A,*|I 9+Wf*:*EW #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Ln4Dq[M template < typename T1, typename T2 > \
kK&AK2 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
5o^\jTEl^ 以后可以直接用
M"Y,kA|+ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
^= kr`5 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
'~{kR=+ (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。。。)
2/))Y\~
4?_^7(%p R<r,&X?m 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
Fbw.Y6 M3fTUCR template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
]<;y_ class unary_op : public Rettype
d|sf2 {
FbCuXS=+` Left l;
02[*b public :
ziQ&M\ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Wq25, M' ayg^js2, template < typename T >
I!Fd~g9I4 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Vc8w[oS {
B;<zA' 1 return FuncType::execute(l(t));
a 4?c~bs }
UD&pL'{s ]~pM;6Pu0 template < typename T1, typename T2 >
HSACaTVK typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/W{^hVkvC {
w,1*dn return FuncType::execute(l(t1, t2));
XCGK&OGI }
0Fs2* FS } ;
US<l4 r+a0. @><8YN^)% 同样还可以申明一个binary_op
7Xh
;dJAF3 +~xzgaL
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,y)V5
c1 class binary_op : public Rettype
T|--ZRYn {
i@=(Y~tD` Left l;
Xk :_aJ Right r;
`{ \)Wuw public :
DU@SXb binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~qE:Nz0@ !#4b#l(e6 template < typename T >
u} [.*e typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
CSzu$Hnq {
-c[fg+L9 return FuncType::execute(l(t), r(t));
2FM}"g<8 }
WXa<(\S\V ,C^u8Z|T template < typename T1, typename T2 >
Z>.(' typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g
T0@pxl {
b~!Q3o'W return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
@n$/2y_. }
2t3)$\ylQp } ;
AD7&-=p&w }(#;{_ /9ZU_y4&3f 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
,/eAns`ZU 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
cZ,}1?! DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Cv<
s| 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。
^= qL[S6/M 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
M?qvI 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。。。
I9sQPa 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
.bNG:y> 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)
@,q <CF@Y 下面是修改过的unary_op
>%c>R'~h ' $"RQ= template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
rrs0|= class unary_op
!wo {
G9~ 4?v6: Left l;
/!pJ" @
\[]4rXZN0 public :
N}'2GBqfU4 I$ ?.9&.& unary_op( const Left & l) : l(l) {}
=<r1sqf
XJA];9^ template < typename T >
oUL4l=dj. struct result_1
rotu#?B {
CE|rn8MB typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Lr*\LP6jx3 } ;
[$`%ve .|KBQMI template < typename T1, typename T2 >
/Uni6O)oc struct result_2
OyIIJ!( {
dlioa Yc typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
d*LW32B@ } ;
;IR.6k$; ,b t
j6hg template < typename T1, typename T2 >
rb]?"lizi typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|}o3EX {
/PE L[Os return OpClass::execute(lt(t1, t2));
:CP,DO }
ka*#O"}L8 FlT5R*m template < typename T >
WIw*//nw typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5p~hUP]tT {
SnY{| return OpClass::execute(lt(t));
sV]I]DR }
e_IRF+> 2~%^y6lR } ;
*_K*GCy ULzrJbP'7 o`Q.;1(Y' 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
uP^u:'VjbH 好啦,现在才真正完美了。
KESM5p"f 现在在picker里面就可以这么添加了:
bv}e[yH f8)fm2^09 template < typename Right >
BR:Mcc picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
eaDG7+iS {
D=}\]Krmay return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
#j)"#1IE2W }
BCh|^Pk 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。
">vi=Tr #GzowI' OU<v9`< dQy K4T aAgQ^LY 十. bind
!1/F71l DX 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。
+9B .}t# 先来分析一下一段例子
]l,,en5V KY\=D 2m !i\ gCLg2_ int foo( int x, int y) { return x - y;}
+tJ 7ZR% bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
WF<3
7"A@ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
22 feYm| 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。
\q^:$iY~ 我们来写个简单的。
;?%_jB$P 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
4B)%I` 对于函数对象类的版本:
[OR"9W& Yh;A)Np template < typename Func >
R1(3c*0f struct functor_trait
E@4/<;eKK {
.sD=k3d typedef typename Func::result_type result_type;
~nApRC)0 } ;
S1U[{R?, 对于无参数函数的版本:
w[AL'1s] ]88qjKL template < typename Ret >
0B:
v0R struct functor_trait < Ret ( * )() >
KtHkLYOCG {
]`M2Kwp typedef Ret result_type;
ygQe'S{!S\ } ;
I:("f+
H 对于单参数函数的版本:
z, n[}Q#u hw=~%f; template < typename Ret, typename V1 >
&d\ y:7 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
*q+X?3 {
"<LWz&e^^ typedef Ret result_type;
Zpz3?VM( } ;
OsKtxtLO 对于双参数函数的版本:
[pInF
Qh6 *D.Ajd.G template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
"uFwsjz&B struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
'c# }^@G {
U>DCra; typedef Ret result_type;
L@Q+HN } ;
8 [D" 等等。。。
qw{`?1[+ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
x_r*<?OZ hw(\3h() template < typename Func >
B<0Kl.V struct func_return
Sb(OG 6 {
h}kJ,n template < typename T >
;%;||?'v struct result_1
F~eY'~&H} {
-+0kay% typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
$m A2AI } ;
RGrQ>'RL <>728;/C template < typename T1, typename T2 >
6&il> struct result_2
@_1cY#! {
m.<u!MI typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Qxk & J } ;
o4wSt6gBcJ } ;
jcb&h@T8kv |gIE$rt-~W fH$#vRcq 最后一个单参数binder就很容易写出来了
mhy='AQJ _
j`tR: template < typename Func, typename aPicker >
SZ}=~yoD( class binder_1
k81%$E {
5DVYHN9c| Func fn;
" m13HS aPicker pk;
"c|Rpzs[ public :
>H ?k0M`L >##Z}auY template < typename T >
D:/q<<| struct result_1
w)`XM {
@\o"zU typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
I2Imb9k~B } ;
iaLZ|\`3a PjH'5Y template < typename T1, typename T2 >
Wky9wr:g struct result_2
^39lUKL {
: ^("L,AF typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
M:b#">M } ;
=4l @A> )BvMFwQG binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
4QTHBT+2` ]!&$&t8. template < typename T >
6su~SPh typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b?c/J{me {
`j(._`8%a return fn(pk(t));
/R&h#;l }
O1S7t)ag template < typename T1, typename T2 >
CH&{x7$he
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ml<tH2Qx3C {
.Z
67 return fn(pk(t1, t2));
y^ |u'XK }
],k~t5+ } ;
][
I OlR 9@yF7 sRA2O/yKCE 一目了然不是么?
U3Z=X TB 最后实现bind
t ^[fu, DA.k8M W\NC3] template < typename Func, typename aPicker >
N2"B\ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
bd~m'cob> {
w"wW0uE^ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
b^Re947{g }
gXJBb+P
QA*<$v 2个以上参数的bind可以同理实现。
e6Y>Bk 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
t>/x-{bH\ r
PK.Q)g 十一. phoenix
!*Eu(abD Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
\yC /OLXq 0o"aSCq8t for_each(v.begin(), v.end(),
W(R~K - (
k$JOHru do_
| @$I< [
q]I aRho cout << _1 << " , "
6Eu(C]nC( ]
PXkpttIE]M .while_( -- _1),
)Wr_*>xj cout << var( " \n " )
uVCH<6Cp )
o3/o2[s );
#-<Go'yF 4&sf{tI 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
?'z/S5&j 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
CV.|~K0O operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
&h5Y_no GX 那么我们就照着这个思路来实现吧:
fy4zBI@ Q_|}~4_+ %DYh<U4N template < typename Cond, typename Actor >
"(7y%TFt: class do_while
A*?PH`bY {
d\l{tmte Cond cd;
rB$~,q&.V Actor act;
,MNv}w@ public :
e,/]]E/o template < typename T >
ZK+F<} struct result_1
jDpA>{O[ {
94BH{9b5 typedef int result_type;
={sjoMW } ;
z3K$gEve 3NLn} do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
g"1V] jts0ZFHc- template < typename T >
iX]OF.: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
J<QZ)<T,& {
TA-2{=8 do
:LY.C<8 {
JM|HnyI act(t);
jJ$B^Y"4 }
!SW0iq[7j while (cd(t));
QQ .?A(U7 return 0 ;
\ +%~7Bi]z }
~p?ArZb } ;
XNWtX-[^@ gZ$
8Y7 ~3?-l/ $ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
V%r`v%ktF 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。
/DHgwpJ 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。
hbH~Ya=+S 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+l,z4n 下面就是产生这个functor的类:
oxlor,lw/ IDH~nMz kk-<+R2 template < typename Actor >
ES&u*X: class do_while_actor
dDpAS#'s\ {
(4cdkL Actor act;
.Rk8qRB public :
LBCH7@V1yR do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
>nghFm S@HC$ template < typename Cond >
:}zyd;Rc picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
|NZi2Bu } ;
v"o"W[ \mc0fY >0{}tRm-P& 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
F tIcA"^N 最后,是那个do_
LUMbRrD- iAu/ t [! $NTt_ class do_while_invoker
Y7}Tuy dC {
7z4k5d<^_ public :
o{sv<$ template < typename Actor >
xR0T'@q do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
I/Vw2 {
t^~vi'bB return do_while_actor < Actor > (act);
@./h$]6 }
H~+A6g]T } do_;
>o?v[:u* 4f[%Bb 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
1l$Ei,9 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
>9&31wA_ 最后来说说怎么处理break和continue
u[b |QR=5 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。
p@^G)x 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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