一. 什么是Lambda
$45|^.b 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
rzAf {2 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
{fACfSW6 r{R<J?Y ?K[Y"*y2 ay7\Ae] class filler
)Ri! {
Lxp}o7>K public :
E,Rj;? void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
6v3l^~kc' } ;
@@oJ@; GB|>eZLv< tVAo o-% 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
&<e18L7a L8h3kT uMw6b=/U Q&]|W
Xv for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
w/*G!o-< !YAX.e 7?whxi Qs 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
-4Hb]#*2 Q0R05* =l43RawAmu W9%v#;2 二. 战前分析
A,_O=hA2I 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
; R+>}6 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
T-a>k.}y GfELL`yz =6dAF"b) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
NF8<9 /* --------------------------------------------- */
)%@7tx vector < int *> vp( 10 );
%JE>Z] transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
xkDK5&V /* --------------------------------------------- */
oM!&S'M/ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
`Jc/ o=] /* --------------------------------------------- */
?2&= +QaT int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
dHIk3j-! /* --------------------------------------------- */
Q)0KYKD+@ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Qz[^J /* --------------------------------------------- */
/Ot3[B for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
@G2# Z zE/l wvq4 P +Xs E 看了之后,我们可以思考一些问题:
YYn8!FIe 1._1, _2是什么?
&NBH'Rt 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
BEaF-*?A 2._1 = 1是在做什么?
@??3d9I 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
ar<8wq<4G Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
CK n2ZL _dm0*T ? &qS%~h%2 三. 动工
u$R5Q{H_ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
5c]:/9& 1@p, $b|LZE\bU. + kMj|()>\ template < typename T >
:u,.(INB class assignment
D:Q#%wJ {
8Ij<t{Lps T value;
QZ&(e2z public :
[cnuK assignment( const T & v) : value(v) {}
Br9j)1; template < typename T2 >
<Ja&z M T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
1+Gq<]@G } ;
T]wI) 1M&Lb.J6 >Y08/OAI.2 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
YAc:QVT87 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
<ZSXOh,' `w
6Qsah jcqUY+T$ M]PZwW8 class holder
@~$d4K
y< {
iKaX8c,zI public :
ch8VJ^%Ra1 template < typename T >
4uiq'- assignment < T > operator = ( const T & t) const
i6V$m hL {
6#U~>r/ return assignment < T > (t);
]!AS%D` }
,CyX*k8o } ;
&'/"=lK (O J/u)W^ O6Py 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:
5&s6(?,Eu 9Do75S{( static holder _1;
$^fF}y6N Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
o>M^&)Xs 6HCg<_j] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
q#3T
L< 而不用手动写一个函数对象。
%J1'>nI!q # QwX|x{ 6c]4(%8 @;eH~3P 四. 问题分析
6 EqN>. 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
3yRvs;nWS 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
B7uK:J:c*H 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
]z'L1vQl7 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
W\Pd:t 下面我们可以对这几个问题进行分析。
!LH;K /rZk^/' 五. 问题1:一致性
4S'e>: 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
o`n8Fk}i 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
P- ZvW<M XcoX8R%U struct holder
9!=4}:+ {
,5zY1C==Ut //
1L::Qu%E template < typename T >
:.AC%'S T & operator ()( const T & r) const
3Y# {
CL2zZk{u_ return (T & )r;
iWeUsS%zpV }
5)f 'wVe } ;
LNJKf6: huv|l6 这样的话assignment也必须相应改动:
a"P &
9c Fw[1Aa# template < typename Left, typename Right >
hvTc( 0;mB class assignment
<9>L^GgXA {
^e^-1s
S Left l;
agfDx^, Right r;
L$c 1<7LU public :
d^?e*USh assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
y46sL~HRv template < typename T2 >
8B6(SQp% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Ld:-S,2 } ;
6G4~-_ 0p3) t 同时,holder的operator=也需要改动:
uAYDX<Ja9 O:V.;q2]U template < typename T >
8}oe))b assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
P<1&kUZL {
4t*VI<=<[ return assignment < holder, T > ( * this , t);
+tkm,>s }
Wf:X)S7 hHEn 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。
p&XuNk 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
JvT#Fxj k |&S^L}V.C return l(rhs) = r;
2CtCG8o 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。
&_QD1 TT 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
0^P9)<k' L eUp! template < typename Tp >
&xj,.; class constant_t
z2.OR,R}] {
jxw8jo06: const Tp t;
nm|"9|/
public :
4}Os>M{k constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
{R~L7uR@O template < typename T >
U&+lw= const Tp & operator ()( const T & r) const
OJ\j6owA {
YTe8C9eO return t;
$xcU*?=K }
&fxyY( } ;
KmF+3g~#s a,t]> z95 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
I7#+B1t 下面就可以修改holder的operator=了
K]U8y$^ UD'e%IVw template < typename T >
x5yZ+`Gc assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
yle~hL {
a^L'- ( return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
bsWDjV~ }
n
QOLR?% ]\=M$:,RZ 同时也要修改assignment的operator()
{M0pq3SL*t }PzYt~Z`@ template < typename T2 >
^@q$c T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
0 KWi<G1 现在代码看起来就很一致了。
}'TZ)=t{J j98>Jr\ 六. 问题2:链式操作
ByXcs' 现在让我们来看看如何处理链式操作。
p~u11rH 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。
0V#eC 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。
~ @s$ 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。
SR1UO'. 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
!P* z= dzc.s8T(0 template < typename T >
R$40cW3` struct result_1
gcs8Gl2 {
!*|`-woE typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
@GR|co } ;
8:0.Pi(ln@ c_bIadE{ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
"^@0zy@x >&N8Du*[ template < typename T >
ijWn,bj struct ref
VFwp .1oa! {
h3Z0NJ=xM typedef T & reference;
7L&=z$U@m } ;
+-OqO3R template < typename T >
-^LEGKN struct ref < T &>
{e8.E<f- {
Z:}d\~`x$% typedef T & reference;
Rm!Iv&{ } ;
lGZ^ 8 m48m5> 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
'PrrP3lO_~ R nf$
template < typename T >
"(rG5z3P typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
MRdZ ' {
n +z5;'my return l(t) = r(t);
\a8<DR\@O }
( XoL,lJ 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。
r9uuVxBD 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
dRXF5Ox5K} bytAdS$3 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
iWZrZ5l _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
R1X{=ct _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
|Tp>,\:5 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
^?H3:CS 最后的布局是:
wh@;$s"B Add
Rj9YAW$ / \
;X
]+r$_ Divide 5
|A#pG^ / \
Mg0[PbS _1 3
y pv~F 似乎一切都解决了?不。
Vs)Pg\B? 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
((}T^ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
[Az<E3H" OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
0m^(|=N- ^b]h4z$ template < typename Right >
ZzNp#FrX" assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
%EuJ~;x(Mg Right & rt) const
^-9g_5 {
fWKI~/eUY| return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
|gW>D=rkj }
.|Pq!uLvc 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
B\,pbOE?# 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。
VFj}{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。
W *t+!cU/: 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。
G'oMZb ({= 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。
}j^asuf~c 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?
J|-X?V;ZW 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:
fD<9k uz6S7I template < class Action >
FA}dKE=c
Q class picker : public Action
'%.:97 {
!e5!8z public :
WdEVT,jjh picker( const Action & act) : Action(act) {}
%l4LX~-: // all the operator overloaded
/a}F;^ } ;
nKI]f`P7 ZS*PY, 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。
lxIoP 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:
%~eIx=s hXBAs*4DV8 template < typename Right >
9Z.Xo kg picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
]}t6V]`Q {
3K2B7loD)~ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
}
+
]A?'& }
n7g}u r%`g` It Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
<$6r1y*G 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
h$p]M^Z7 T?vM\o%i3 template < typename T > struct picker_maker
RLy(Wz3% {
e"7<&%
Oq typedef picker < constant_t < T > > result;
;gS)o#v0 } ;
=<yMB d\ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
-|K^!G {
~
_ ogeD typedef picker < T > result;
52X[{ } ;
lZ5LHUzP ``X1xiB 下面总的结构就有了:
3jSt&+ 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。
WC&V9Yk 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。
=VC"X ?N picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
0d>|2QV 至此链式操作完美实现。
onqifQ (G1KMy bVLBqa= 七. 问题3
n["G
ry 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。
wh Hp}r _HMQx_e0YM template < typename T1, typename T2 >
$6[%NQp ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V^* ];`^ {
V ,+&.A23 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
!
3 ;;6 }
hwx1 fpo4 ^X]rFY1 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
*A&A V||q /1y\EEc template < typename T1, typename T2 >
h5)4Z^n struct result_2
2v$\mL {
R|m!*B~ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
5'<J@3B } ;
@vc9L MZrLLnl6\ 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?
/4I9Elr 这个差事就留给了holder自己。
V3S"LJ WJlJD*3 m$.7) 24 template < int Order >
ul-O3]\'@ class holder;
Vg^yjP{sv template <>
9GX'+$R] class holder < 1 >
A(D>Zh6 o@ {
Gh5 3Pne public :
YB+My~fw{l template < typename T >
K3*-lO:A9 struct result_1
"8$Muwm {
s?JOGu typedef T & result;
0 wjL=]X1e } ;
no$X0ia template < typename T1, typename T2 >
r0Zj'F_e struct result_2
A I v {
lqcPV) n typedef T1 & result;
+<T361eyY } ;
/pC60y}O0 template < typename T >
QQ/9ZI5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
R('\i/fy {
mwMc AUD]2 return (T & )r;
N^{}Qvrr }
'5lwlF template < typename T1, typename T2 >
)b~+\xL5J typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
65vsQ|Zw {
$WiUoS return (T1 & )r1;
Cb6K!5[q] }
pwvmb\ } ;
uf1s}/M bt"5.nm template <>
OYfRtfE class holder < 2 >
\8)FVpS {
(~NR."s; public :
vW0U~(XlN template < typename T >
!TN)6e7`
struct result_1
5,BvT>zFY {
vs{VRc typedef T & result;
l\TL=8u2c
} ;
_=9m[
template < typename T1, typename T2 >
\"X_zM struct result_2
?jsgBol {
l>6p')F! typedef T2 & result;
gX`C76P! } ;
P\h1%a/D template < typename T >
7e[&hea typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
&srD7v9M8 {
ex.^V sf_ return (T & )r;
Z?qc4Cg }
k&:~l@?O template < typename T1, typename T2 >
S3Fj /2Q8 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
F5+!Gb En {
KvjH\;78 return (T2 & )r2;
HP=5a. }
z`YAOhD*h4 } ;
([ A%>u>h (rQ)0g@ EiS2-Uh*TT 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> >。
aNgJm~K0P 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
[7l5p(= 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
>}r
1A S-79uo return l(i, j) = r(i, j);
/S9n!H:MT 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
{~V_6wY g %htbEKWR return ( int & )i;
zX8{( return ( int & )j;
} 7i}dyQv} 最后执行i = j;
,U fB{BW 可见,参数被正确的选择了。
Bm;@}Ly=G 787}s`,} h[]3# *jl_,0g] Y|<1|wGG 八. 中期总结
_2eL3xXha. 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:
!<^`Sx/+ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
7T?7KS 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
EU()Nnm2 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
NmV][0(BS u"zQh| |bmc6G[ }J:WbIr0! NAfu$7 SFa^$w 九. 简化
pl.=u0 * 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。
!7anJl 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
D"n
3If% 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:
u=6{P(5$j 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
z(beT e +-*/&|^等
e7gWz~ 2. 返回引用。
1H,hw =,各种复合赋值等
3WF6bJN 3. 返回固定类型。
Q"H1(kG| 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
^
P=CoLFa 4. 原样返回。
(?zZvW8 operator,
wB W]w 5. 返回解引用的类型。
UjQi9ELoJ operator*(单目)
g/m%A2M&aH 6. 返回地址。
VUGVIy. operator&(单目)
7ip(-0 7. 下表访问返回类型。
ic|>JX$G operator[]
#oD*H:%* 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
}[I|oV5*+& operator<<和operator>>
`F1 ( v SwPc<Z?P 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。
a"0'cgB} 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
sp$W=Wu7 >|So`C3:e template < typename Left >
T5di#%: s struct value_return
yasKU6^R' {
&O.S ;b*+ template < typename T >
U0W- X9>y struct result_1
+EBoFeeIG {
x?| typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
yjP;o`z% } ;
_*Z2</5 f
i3 < template < typename T1, typename T2 >
-3T6ck struct result_2
X pd^^ {
r:Xui- typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Q[k7taoy } ;
KD7RI3'? } ;
6 4da~SEn W@x
UR-}51 ZrFC#wJb 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
a|im DY_-j :d<;h:^_ 下面我们来剥离functor中的operator()
$h-5PwHp 首先operator里面的代码全是下面的形式:
_KkLH\1g$ /*bS~7f1 return l(t) op r(t)
:,=no>mMx return l(t1, t2) op r(t1, t2)
"oYyeT
,? return op l(t)
lc=C return op l(t1, t2)
\S@;>A<J return l(t) op
<"@~
return l(t1, t2) op
rQbL86+ return l(t)[r(t)]
451r!U1Z return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
qlSc[nEk @l^=&53T 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:
XX,iT~+- 单目: return f(l(t), r(t));
MX?K3=j @> return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
<m80e),~ 双目: return f(l(t));
,iU ]zN// return f(l(t1, t2));
31y=Ar"" 下面就是f的实现,以operator/为例
Ak$ghb })|+tZ struct meta_divide
k|,pj^ {
(KHTgZ6 template < typename T1, typename T2 >
7{:| ) static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
J56+eC( {
|*7uF<ink6 return t1 / t2;
t#~r'5va }
X|H%jdta } ;
|8h<Ls_ UcDJ%vI 这个工作可以让宏来做:
50(/LV1 n\5` JNCb #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
0i9y-32- template < typename T1, typename T2 > \
E) >~0jv static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
#H(|+WEu 以后可以直接用
28-6(oG DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Y2j>lf?8 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
J1Mm,LTO (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
@?{n`K7{` 5B
.+>u"e __$IbF5 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
&TSt/b/+W y%=\E template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Fm{Ri=X<: class unary_op : public Rettype
f!*b8ND^R
{
9'Y~! vY Left l;
Vy{=Y(cpF2 public :
EKk~~PhW 8 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
NDU,9A.P O$Wt\Y<q template < typename T >
&7T0nB/) typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6
EE7<& {
RP7e)?5$s return FuncType::execute(l(t));
on(F8%]zE }
95aa WO)rJr!C template < typename T1, typename T2 >
0X`Qt[ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7<AHQ<#@ {
vML01SAi return FuncType::execute(l(t1, t2));
}-)2CEj3L% }
IQoz8!guh: } ;
#wNksh/J^ 5l2Ph4( p<'#f,o 同样还可以申明一个binary_op
4s^5t6 d[w 'j/{ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
={W;8BUV%^ class binary_op : public Rettype
.Frc:Y{ {
X +*@ Left l;
za1MSR Right r;
n(/(F` public :
8uM >Up X binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
^vYH"2 3)T'&HKQ template < typename T >
4Ucg<Z&% typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S WVeUL#5 {
Ps+0qqT* return FuncType::execute(l(t), r(t));
rC14X} X6 }
:mXc|W3 M3o dyO( template < typename T1, typename T2 >
tlV> typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,icgne1j {
,fpu@@2 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
fB:9:NX }
|o6
h:g
} ;
68Vn]mr# Ah;2\0|t #M$[C d
I$ 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
Ds9pXgU(Z 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
]{{A/ j\ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
|Up+Kc:z/n 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。
A07g@3n 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
QzPq^ 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。。。
2qo=ud 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
5B#q/d1/a 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)
G+stt(k: 下面是修改过的unary_op
x9Fga _ K]Q#B|_T template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
]|it&4l class unary_op
D*6v.`]X {
B]L5K~d Left l;
>G$8\&]j I 8vv public :
XE*
@* ']Gqa$(YC unary_op( const Left & l) : l(l) {}
$}_N379& lYmqFd~p template < typename T >
91qk0z`N struct result_1
<cNXe4( {
X1&Ug^ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
( NWT/yBx } ;
ig<Eyr 1j0OV9 -| template < typename T1, typename T2 >
4e~^G struct result_2
?%%
'GX {
|I-;CoAg typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
k4fc5P } ;
BZejqDr* s0uI;WMg template < typename T1, typename T2 >
;*1bTdB5a typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
KY34Sc {
(MhC83|? return OpClass::execute(lt(t1, t2));
vQ/}E@?u }
nlmc/1C aSdh5? template < typename T >
wgfA\7Z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Cw42bO {
`Fa49B|`D return OpClass::execute(lt(t));
28FC@&'H }
'QGacV q9cmtZrm } ;
.w2QiJ pYZ6-s RapHE; < 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
(Cjnf
a 2 好啦,现在才真正完美了。
&7Frg`B&: 现在在picker里面就可以这么添加了:
\$:KfN>WY CvfXm template < typename Right >
88}+.-3t$ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
L#sw@UCK {
'F%4[3a$\n return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
"hwg";Z$n }
+Go(yS 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。
@_"B0$,-i ! |SPOk q-s! hiK MuNM)pyxp H`u8}{7 十. bind
@3`:aWda 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
@X`~r8& 先来分析一下一段例子
+|}R^x`z 9$,x^Qx s ^NO( int foo( int x, int y) { return x - y;}
|GuIp8~ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
D|-^}I4 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
' JHCf 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。
a*LT <N 我们来写个简单的。
eXJt9olI 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
aE}1~` 对于函数对象类的版本:
V|=PaO o`?0D)/O template < typename Func >
,#3}TDC struct functor_trait
rfqw/o {
\PS{/XK typedef typename Func::result_type result_type;
^l1tQnj)7 } ;
dz/'
m7 对于无参数函数的版本:
vW4~\] nb(4"|8} template < typename Ret >
4)D#kP struct functor_trait < Ret ( * )() >
H5t 9Mg| {
{ zoUU typedef Ret result_type;
W-wy<<~f } ;
[vki^M5i|Z 对于单参数函数的版本:
SQ#6~zxl r\]yq-_ template < typename Ret, typename V1 >
l,uYp"F,ps struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
||v=in {
UnNvlkjq9 typedef Ret result_type;
4GJ1P2 } ;
`mPmEV< 对于双参数函数的版本:
^_4TDC~h :0o
$qz2 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
uY0V!W struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
R`=3lY; {
Mr'}IX5 typedef Ret result_type;
VlW#_. } ;
${'gyD 等等。。。
ja$>>5<q 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
r`u}n rUfW0 template < typename Func >
!-
f>*|@ struct func_return
lJ]r%YlF {
!f_GR Pj' template < typename T >
P8NKpO\ struct result_1
PK1j$&F {
J*6I@_{/U typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
E%eao$ } ;
3ojK2F(1D O$x-&pW`g template < typename T1, typename T2 >
8o8FL~&] struct result_2
m^zx& {
+C7
1".i- typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
7=XQgbY/ } ;
l|`FW } ;
XuJwZN!( 5_Yv>tx BOJh-(>I 最后一个单参数binder就很容易写出来了
O<4i)Lx2 2>Kq)Ii template < typename Func, typename aPicker >
1_:1cF{w class binder_1
UwtOlV:G{ {
`XYT:' Func fn;
RBx`<iBe aPicker pk;
;a!o$y public :
.Pq8C etf ft8 template < typename T >
n? "ti struct result_1
322W"qduTZ {
Qv8#{y@U typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
(Br$(XJoK} } ;
`.;7O27A^% YN] w_= template < typename T1, typename T2 >
}7hpx!s, struct result_2
j5z, l {
*F:]mgg typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Y^LFJB|b4 } ;
8DTk<5mW~ ;]fpdu{ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
hgj#VY$B j>&n5? template < typename T >
y- k?_$M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<0P`ct0,i {
EC1q#;: return fn(pk(t));
,2JqX>On>Y }
~m!>e])P?X template < typename T1, typename T2 >
qq-&z6;$ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
==x3|^0y {
q^sMJ return fn(pk(t1, t2));
`Q26Dk }
N(Y9FD;H } ;
w:FH2* &_4A6 .u7d 一目了然不是么?
N)Qj^bD! 最后实现bind
e"r'z
n `m<="No Oi
BK template < typename Func, typename aPicker >
(/YC\x? picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
#!#V!^ o {
4NR,"l) return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
zQ{ Q>"- }
k`g+ "EEE09~l\ 2个以上参数的bind可以同理实现。
&8"a 7$ 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。
^\N2
Iu>6 I.x0$ac7 十一. phoenix
~$r^Ur!E\ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
W<!q>8Xn? BCUw"R# for_each(v.begin(), v.end(),
"]c:V4S#`A (
S-2xe?sb do_
?Tuh22J{Q [
bDUGzezP< cout << _1 << " , "
Xz]}cRQ[ ]
aS~k.^N .while_( -- _1),
%J.Rm0FD: cout << var( " \n " )
5mSXf"R^ )
wT*N{). );
.6O>P2m]a_ Va=0R 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:
AN:,t(w 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
f~Kln^ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
! FHNKh 那么我们就照着这个思路来实现吧:
9k 7|B>LT "6Dz~5 nt;A7pI` template < typename Cond, typename Actor >
oPa2GW8 class do_while
*qOo,e {
Ix:aHl Cond cd;
g?=B{V Actor act;
W@wT,yJ8@ public :
~Ag!wj template < typename T >
,}{E+e5jh7 struct result_1
=Rb, `% {
1&jX~' typedef int result_type;
44%::Oh } ;
>5^Z'!Z" iZjvO`@[ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
1Za\T?V O')Ivm,E template < typename T >
Kq{s^G typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
bO2$0!=I {
k9^P#l@p do
[j93Mp {
0A 4(RLGg act(t);
f[|xp?ef }
dDpe$N while (cd(t));
N#,4BU return 0 ;
k(^zhET }
HwU \[f } ;
*39sh[*} vO0ql R1P,0Yf 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
WO)K*c1F 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。
gVG :z_6 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。
4uNcp0 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。
k ,<L#?,a 下面就是产生这个functor的类:
$ng\qJ"HF ];uvE? 55 x[(2}Qd template < typename Actor >
JpuW
!I class do_while_actor
>Y2Rr9 {
/AMtT%91 Actor act;
5lU`o public :
!/jx4w~R do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
M/1Q/;0P 4&y_+ template < typename Cond >
L\-T[w),z7 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
q>Q|:g&: } ;
siD Sm &0>{mq}p,: e9%6+9Y 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
&UzZE17R 最后,是那个do_
{g @
*jo& @'}X&TN<a DJ<c class do_while_invoker
zZf#E@=$| {
!o.g2 public :
Tl=vgs1 template < typename Actor >
2}}~\C}o+ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
s#d# *pgzh {
5X`.2q=d return do_while_actor < Actor > (act);
7PisX!c,h }
C&5T;=<jKO } do_;
y!v $5wi @{nT4{ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Vm6^'1CY 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
wPc,FH+y 最后来说说怎么处理break和continue
Zy!\=-dSm 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。
~Yr.0i.W 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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