一. 什么是Lambda
TH4f"h+B3" 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Usht\<{ 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,
hK4ww"- =:T"naY( P `<TO u@Gum|_=N class filler
yT%<
t {
:6C R~p public :
oBai9 [+ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
XH0{|#hwN } ;
DDIRJd<J "c~``i\G zhE4:g9v 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:
q:vN3#=^qf n"iaE $igMk'%Nmb ZK{1z| for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
w2 (}pz: unYPvrd &VjPdu57 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
U#Kw+slM ,-d2wzhW :;#^gvH *>iJ=H 二. 战前分析
78T;b7!-C 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
]mJ9CP8P1c 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
5FJ%"5n& 5-a^Frmg#" mMZ=9 ?m for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
WZA1nzRc /* --------------------------------------------- */
k"dE?v\cG vector < int *> vp( 10 );
iw(`7(* transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
4u p7:? /* --------------------------------------------- */
V'.gE6we sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
~Gg19x.#uW /* --------------------------------------------- */
`h'Ab63 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
6EWCJ%_ /* --------------------------------------------- */
9[E/^
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
`T2DGv /* --------------------------------------------- */
<6N3()A)%1 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Q\~#cLJ/
wc6#C>=F UHl1>(U >SZuN"r8` 看了之后,我们可以思考一些问题:
*}r6V"pH~ 1._1, _2是什么?
5U_ar 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
M+=q"#& 2._1 = 1是在做什么?
' z^v}~ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
,=ju^_^sA Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
Odt<WG %AgCE"! 5=poe@1g 三. 动工
`EP-Qlm 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
N:^4OnVR 00W_XhJ <1V>0[[e &@&^k$du8q template < typename T >
='/#G0W class assignment
}q/[\3 {
&6Wim<* T value;
jN+2+P%OL public :
mh_GYzd assignment( const T & v) : value(v) {}
\bSakh71 template < typename T2 >
H/#WpRg T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
/{ 8 .Jcx$ } ;
)]}68}9 =:RNpi, :d~&Dt<c 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
)/v`k>E 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
b!;WF
A.P*@}9 YBk* CW9 e $5s],,n class holder
'(:R-u!pp {
RoD9 public :
z\IZ5' template < typename T >
~r]$(V n
assignment < T > operator = ( const T & t) const
Gm\jboef] {
/P{'nI return assignment < T > (t);
^6,}*@ }
JZNvuP D } ;
M
w+4atO4[ G>^ _&(c@2 L!W5H2Mc 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:
'Ya- ;5Y] KU0;}GSNX} static holder _1;
PurY_ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
cmLI!"RLe 6;\Tps;A for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
}Tk*?tYt 而不用手动写一个函数对象。
+Kg3qS" "8yDqm k*T&>$k}^ hniTMO 四. 问题分析
qQ<7+z<4KP 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
]n|lHZR 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
LTio^uH 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
y{qKb:~wv 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
qB=%8$J 下面我们可以对这几个问题进行分析。
NEMC $5yH8JU 五. 问题1:一致性
D|5Fo'O^AV 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
xHwcP2 1 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
771r(X?Fa {$-\)K struct holder
_k5-Wd5Ypw {
}D#[yE,=\ //
1\Vp[^#Vx template < typename T >
!%yd'"6Dl T & operator ()( const T & r) const
N%8aLD {
*&yt;|y return (T & )r;
Zv1/J}+ }
v%2Jm!i+ } ;
o7 X5{ u!VY6y7p 这样的话assignment也必须相应改动:
UXV>#U? fxX4 !r template < typename Left, typename Right >
/SYzo4( class assignment
[;i3o?\_I {
A&;Pt/#' Left l;
K"ytE2:3 Right r;
e/u(Re public :
r)t-_p37 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Xc@%_6 template < typename T2 >
4EEXt<c. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
7tz#R:
} ;
_S#3!Wx ig,v6lqhM 同时,holder的operator=也需要改动:
$t$YdleIH E./Gt.Na template < typename T >
)SFyQ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
C")NNs= {
yE),GJ-m\< return assignment < holder, T > ( * this , t);
Q" an6ht| }
l7=WO#Pb 5oIgxy 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。
~C2[5r{So 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
-7l)mk Z vO,1B return l(rhs) = r;
3sq(FsT 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。
J#& C&S 2 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
p^QB^HEV d#G H4+C template < typename Tp >
o8lwwM* class constant_t
-nrfu) G {
.EQ1r7
9, const Tp t;
k%?A=h public :
eMC0
)B constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
_-g?6q template < typename T >
u9%)_Q!14 const Tp & operator ()( const T & r) const
}7jg>3ng( {
%phv <AW return t;
' fm}&0 }
.FXn=4l'vV } ;
DN;An0
{MK ?rgk 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
C %o^AR 下面就可以修改holder的operator=了
gkyv[ V|8`]QW@ template < typename T >
{$mj9?n=v assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
i.`RQZ$,/ {
SLG3u;Ab return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
D#,P-0+% }
l6EDl0~r LAwAFma> 同时也要修改assignment的operator()
%@d~)f *aF<#m v template < typename T2 >
:X6A9jmd T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
_n+./B 现在代码看起来就很一致了。
$w$4RQk3n 7EAkY`Op 六. 问题2:链式操作
[8QE}TFic 现在让我们来看看如何处理链式操作。
#I.Wmfz 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
4^O'K;$leD 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。
MzsDDP+h 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。
qrmJJSJ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
wN
![SM/+ bJE$> template < typename T >
M6b;
DQ struct result_1
isP4*g&%x {
IuQY~! typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
SrVJ Q~:> } ;
`<L6Q2Y>j {
+%S{=j 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
5'Fh_TXTD !Z6GID})p template < typename T >
:!f1|h struct ref
OW12m{ {
b}[W[J}` typedef T & reference;
Sgt@G=_o } ;
.{1MM8 Q template < typename T >
PiRbdl struct ref < T &>
f`jRLo*L {
Nz&J&\X)tD typedef T & reference;
yU(k;A- } ;
YrR}55V, Uv06f+P( 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
e_BOzN~c >#RXYDd template < typename T >
[yF4_UoF typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
ega< {t {
:hp=>^$Y return l(t) = r(t);
hfGA7P" }
~ 0x9`~
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。
b:S#Sz$ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
nO~TW TY=BP!s 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
eFPDW; _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
4V7{5:oa _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
'~E&^K5hr +5 调用divide的对象返回一个add对象。
5UwaBPj4 最后的布局是:
By8C-jD Add
^L;`F / \
yp=2nU"o Divide 5
MOFIR
wVZ+ / \
he/UvMu _1 3
.s_wP 似乎一切都解决了?不。
wK[xLf 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。
[;D4,@A 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}Ibb 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:
K@6tI~un (s,*soAN template < typename Right >
nJYcC"f assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
rBP!RSl1 Right & rt) const
*fq=["O {
Nd&u*&S return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
kg$<^:uX }
~h;c3#wuc 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
DiAPs_@ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
pbivddi2 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
eA>O<Z1> 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
9z,?DBMvc 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
<dzE5]%\ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
C,w$)x5kls 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:
ztG_::QtG] ?Ee HeN_ template < class Action >
n2R{$^JxO class picker : public Action
NwmO[pt+ {
gUCv#: public :
,c6ID|\ picker( const Action & act) : Action(act) {}
Gt[!q\^? // all the operator overloaded
EeKEw
Sg } ;
S2"p( laqW
{sX^5 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
DY6wp@A 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
cT8jG,+"} =F
ZvtcCa template < typename Right >
:JqH.Sqk picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
,|b<as@X {
lhx6+w return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
L^VG?J
}
<!&&Qd-d6H DL2gui3 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
;KmSz 1A 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
ocy fU=}X X LPO_tD template < typename T > struct picker_maker
"}|n;:r {
<UG}P \N typedef picker < constant_t < T > > result;
`I<*R0Qe } ;
!E> *Mn template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
;y?,myO {
jj#K[@u typedef picker < T > result;
v\t$. _at } ;
LI?rz<H!D A%u-6" 下面总的结构就有了:
X#(?V[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。
]]+wDhxH 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。
:a3Pnq$]E picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
5A/G? 至此链式操作完美实现。
}@}jwi)l y1/$dn @q2Yka 七. 问题3
:h N* 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。
)oa6;=go &&|*GAjJ template < typename T1, typename T2 >
ow
~(k5k: ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0W9,uC2:N {
;|b
D@%@ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
xF5q=%n }
kVQKP U x+"~-KO8q$ 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:
!tFs(![ vKDRjrF- template < typename T1, typename T2 >
[z`U9J struct result_2
_5.^A&Y* {
yuk64o2QE typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
a>Uk<#>2?a } ;
6.2_UN^< d)(61 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?
X<_(gg 这个差事就留给了holder自己。
xe2Ap[Y'M _;{n+i[ (D{Fln\ template < int Order >
J(h=@cw class holder;
Q! ] template <>
v-X1if1% class holder < 1 >
4)-LlYS_d< {
;p/RS# public :
G1vWHa7n;f template < typename T >
*\I?gDON struct result_1
myFjw@ {
7Cx%G/( typedef T & result;
Txfu%'2)e } ;
<Jo_f&&{ template < typename T1, typename T2 >
<n>Kc}c struct result_2
FlRbGg^ {
+o!".Hp typedef T1 & result;
q.t>:` } ;
=g2;sM/ template < typename T >
uOEy}&fH typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
"Nn/vid; {
0CQ\e1S,# return (T & )r;
1Qtojph }
&n6mXFF#>P template < typename T1, typename T2 >
N0sf
V typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
4_8%ZaQ\.? {
a [iC!F2 return (T1 & )r1;
%7Z_Hw }
*n N;!*J } ;
oJUVW"X6 "44VvpQC template <>
S>aN# class holder < 2 >
"CB* {
j\("d4n%C public :
ea=@r
Ng template < typename T >
I`}-*%ki( struct result_1
Ti!j {
OOGqtA; typedef T & result;
kz(%8qi8& } ;
O$E3ry+? template < typename T1, typename T2 >
0"kNn5 struct result_2
?0WJB[/ {
-wy$ ?Ha typedef T2 & result;
0iinr:=u } ;
l!<Nw8+U template < typename T >
l&(,$RmYp typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
[2gK^o&t {
4iBp!k7 return (T & )r;
WQ<J<$$uu }
b !J21cg<L template < typename T1, typename T2 >
cXFNX< typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Gmi4ffIb3 {
G,e>dp_cPu return (T2 & )r2;
b-'41d}Hn }
"D'A7DA } ;
mEmznA &/d;4Eu D+]#qS1q 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> >。
h!?7I=p~# 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
w7$*J:{ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
,OsFv}v7 Eg-3GkC return l(i, j) = r(i, j);
B\wH`5/KW 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
7c1xB.g
Gy
hoo'< return ( int & )i;
r`pg`ChHv return ( int & )j;
%<CahzYc6 最后执行i = j;
&*B=5W;6^u 可见,参数被正确的选择了。
2--"@@ 3k py3z[% jxU1u"WU %Wkvo-rOq ;t{Ew+s 八. 中期总结
dFFJw[$8w 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
nR-`;lrF~ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Mdsn"Y V 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
MU4/arXy 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
bYGK}:T8U rn #FmM :3M2zV
cf Q3vC^}Dmr uV!Ax*' L}*:,&Y/ 九. 简化
{O9CYP: 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
[x
?38 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
0W<:3+|n4 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
N@lTn}U 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
LF vKF . +-*/&|^等
zs<W>gBq 2. 返回引用。
G.OAzA13!t =,各种复合赋值等
eVyXh>b* 3. 返回固定类型。
4n @}X-) 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Kv^ez%I 4. 原样返回。
q{5wx8_U operator,
YQ9@Dk0R
5. 返回解引用的类型。
N=^{FZ operator*(单目)
Kq
e,p{= 6. 返回地址。
D1o<:jOj operator&(单目)
k
#y4pF_ 7. 下表访问返回类型。
o^hI\9 operator[]
REUWK#> 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
wYQTG*&h operator<<和operator>>
mr
dG-t(k y! he<4 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
r|wB&
PGW 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Q?-HU,RBO +ntrp='7O7 template < typename Left >
aG.j0`)% struct value_return
qq"&Bc> {
6FNs4|(d template < typename T >
++d(}^C; struct result_1
xdb9oH {
wNMg Y typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
AuuZWd } ;
<7N8L qR^KvAEQSo template < typename T1, typename T2 >
\g<9_ struct result_2
1ThONrxu {
GxE"q-G typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
JRt^YX } ;
):OGhWq } ;
~CiVLSH= _Mq0QQ42 y`O !,kW 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
=!u9]3) Jlw%t!Kx 下面我们来剥离functor中的operator()
wv0d"PKTS 首先operator里面的代码全是下面的形式:
D-\WS^# iJ.P&T9 return l(t) op r(t)
qOy3D~ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
vFz%#zk> return op l(t)
!T;*F%G9 return op l(t1, t2)
rvO7e cR" return l(t) op
~>u]ow= return l(t1, t2) op
"Y0:Y?Vz" return l(t)[r(t)]
*)0bifw$& return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
gI8r SmH , ,1H#;j 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:
?mKj+Bk2 单目: return f(l(t), r(t));
x/D"a| return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
dYEF,\Z' 双目: return f(l(t));
<Wc98m return f(l(t1, t2));
k$
k/U 下面就是f的实现,以operator/为例
4/YEkD / *3[9, struct meta_divide
G{$(t\>8 {
:K&> template < typename T1, typename T2 >
@8WG static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
i(DoAfYf/q {
<cu? g return t1 / t2;
Q79& Q04XN }
\Y.&G,? } ;
%qA@)u53 C"l_78 这个工作可以让宏来做:
Hik8u!#P <[{Ty+ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
BG:l Zj'I template < typename T1, typename T2 > \
6&/H
XqP static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
F02S(WWo; 以后可以直接用
b]S4\BBT DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
.b]
32Ww 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
W+k`^A|@ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
_22;hnG<iy P<P4*cOV )zw}+z3st 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
B.w ihJVDg V_Z ~$ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
MgJiJ0y class unary_op : public Rettype
Mda~@)7$ {
MQ;c'?!5[! Left l;
!wH7;tU public :
yNp l0 d unary_op( const Left & l) : l(l) {}
=Gsn4>~%n ;0*T7l template < typename T >
|rJ1/T.9 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
BLxtS {
ZUGuV@&-T return FuncType::execute(l(t));
_Eq* }
=hE5 ?}EP+ (ov=D7>t0 template < typename T1, typename T2 >
NJJsg^' typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
oXw} K((| {
Qx,?v|Xg return FuncType::execute(l(t1, t2));
V0hC[Ilr }
cgKK(-$ny } ;
~F7 +R ?DP]#9 /4 G<.p".o4 同样还可以申明一个binary_op
ow :}NI I"awvUP]a[ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
TTjj.fq6 class binary_op : public Rettype
n99>oh {
bni :B?# Left l;
)@DT^#zR Right r;
aYQ!`mS::M public :
v5"5UPi- binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
X\3IY:Q@T _Y@'<S. template < typename T >
PAF2= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.<JD'%?" {
y7M" Dr%t^ return FuncType::execute(l(t), r(t));
1g`$[wp| }
i9}n\r0=c b~\gV_Z template < typename T1, typename T2 >
zo66=vE! typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[uOW\)` {
,=KJ7zIK? return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
}N;c }
:32 } ;
M ,.++W\ V^Wo%e7#u[ Alh"G6 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
b6=.6?H@4f 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
k#k !AcC DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
42:~oKiQ$" 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
k,0RpE 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
N*JWd 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
WE$Pi;q1 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
w?kdM1T 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)
Zcd!y9]# 下面是修改过的unary_op
k>#,1GbNZy ,lm.~% }P* template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
:HhLc'1Jw class unary_op
oD_'8G} {
eN]0]9JO Left l;
s]Z/0:` rC~hjViG. public :
#p~tkQ:'1 yI\ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
yBO88rfh> GIQ/gM?Pv template < typename T >
ji{V# struct result_1
]dk44,EL {
j6Acd~y\2 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Eugt~j3 } ;
\2i4]V s$xctIbm?, template < typename T1, typename T2 >
w#_xV
= struct result_2
3$+|nP:U {
~V3pj('/)' typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
o?uTL>Zin } ;
:pQZ)bF F;yq/e#Q template < typename T1, typename T2 >
CD1}.h typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ty\&ARjb 8 {
Nb\4Mv` return OpClass::execute(lt(t1, t2));
A" `62 }
h$|K vS s9)
@$3\ template < typename T >
WQ4:='( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4A0R07" {
e#L/ return OpClass::execute(lt(t));
B&|F9Z6D }
y|V/xm+Fp 0[}"b(O{ } ;
l i}4d+ 7QL>f5Q kV"';a 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
!I5_ln 好啦,现在才真正完美了。
c:"*MM RC 现在在picker里面就可以这么添加了:
k!O#6Z e#IED!U template < typename Right >
esmQ\QQ^1 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
1g{`1[.QO {
uy{mSx?td return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
+#O?a`f }
69(z[opW 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
uc~PKU?tO _m0HgLS~ O-:#Q(H! yJ8WYQQMG nab:y(]$/ 十. bind
j y{T=Nb 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,
a[ p\1 先来分析一下一段例子
9ET2uDZpL <QTu"i ,6PV"E)_ int foo( int x, int y) { return x - y;}
?sDm~]Z bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
yd5r]6ej bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
2?rg&og6 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。
3toY #!1Ch 我们来写个简单的。
a9Lf_/w{ & 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
`7}6 对于函数对象类的版本:
')I/D4v My'M~#kO, template < typename Func >
YnuC<y
&p struct functor_trait
fHYEK~!C04 {
cqr!* typedef typename Func::result_type result_type;
eSoOJ[&$ } ;
Wcn3\v6_ 对于无参数函数的版本:
Y&`Vs( $bh2zKB) template < typename Ret >
~;#J&V@D struct functor_trait < Ret ( * )() >
\ntmD?kA {
)ruC_) typedef Ret result_type;
r|cl6s!P } ;
U#1T
HO` 对于单参数函数的版本:
`zRgP# VkhZt7]K}B template < typename Ret, typename V1 >
n@{fqj struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
T^S|u8f {
_WtX8 typedef Ret result_type;
R+8+L|\wHv } ;
8dq{.B? 对于双参数函数的版本:
016l$K4 /L'm@8 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
V=k!&xN~ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
ui`xgR\6Rh {
=1)yI>2e%} typedef Ret result_type;
3SVI|A5(d } ;
O\pqZ`E=s 等等。。。
oP5G*AFUq 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
>>Hsx2M ST)l0c+Y> template < typename Func >
I>bLgt]u3 struct func_return
tc\LK_@$/F {
j{>E.F2. template < typename T >
k!t5>kPSQ struct result_1
nVw]0Yl {
uDK`;o'F typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
inZMq(_@$ } ;
<|k!wfHL D}vgXzD template < typename T1, typename T2 >
6Z
~>d;&9 struct result_2
>FFZ8= {
D; H</5#Q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
vTQQd@ } ;
^2|gQ'7< } ;
mJ<rzX RW48>4f/+ F*>:~'% 最后一个单参数binder就很容易写出来了
oh%T4$ 5|x&Z/hL template < typename Func, typename aPicker >
7!hL(k[ class binder_1
Q{b Z D* {
f[.RAHjk Func fn;
pZ+zm6\$ aPicker pk;
%>Z=#1h/a public :
03J,NXs {z|0Y&>[= template < typename T >
2W|4 struct result_1
71 hv~Nk/x {
$@Zb]gavt? typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
s2_j@k?% } ;
/#20`;~F) 5|NM]8^^0[ template < typename T1, typename T2 >
V%dMaX>^i struct result_2
LPb43 {
FT/H~|Z> typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
r.xGvo{iY } ;
Vm_y,;/(-R 8\!0yM#yK binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Q/\
<r G4 IpGq_TU template < typename T >
VaJX,Q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#p&iH9c_ {
91E!4t}I return fn(pk(t));
6vro:`R ? }
ruS/Yh template < typename T1, typename T2 >
})T}e7>T typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]2QZ47 {
o B_c6]K return fn(pk(t1, t2));
3%{XJV }
ipjl[ } ;
[esjR`u ETV|;>v @7 &rDZ 一目了然不是么?
{F6hx9? 最后实现bind
)AXTi4MNp %FT F yC
=5/wy` template < typename Func, typename aPicker >
]?#f=/ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
YUfuS3sX} {
,(N&% return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
(03m%\ }
"^;'.~@e8 !ceuljd] 2个以上参数的bind可以同理实现。
LDBxw 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。
[
8N1tZ{` "}*P9-% 十一. phoenix
,@R~y Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
m0paGG .(VxeF(v_k for_each(v.begin(), v.end(),
0gm+R3;k^ (
.MhZ=sn do_
& oZI.Qeo [
9Wb9g/L cout << _1 << " , "
R)WvU4+U ]
Dgj`_yd .while_( -- _1),
YgQ_P4B; cout << var( " \n " )
} !pC}m )
7 '2E-#^ );
0h^upB#p w?Nvm?_] 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:
qXt2m 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
cm%QV? operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Q
{3"& 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Z7JI4" $f_;>f2N tB &D~M6[ template < typename Cond, typename Actor >
$d:/cN
8E class do_while
Y{1IRP?S {
:)g=AhBF Cond cd;
/e|`mu% Actor act;
QV L92" public :
_{_LTy%[ template < typename T >
i:&Y{iPQp struct result_1
p"Oi83w;9 {
\x(J vDt typedef int result_type;
4Yt:PN2 } ;
+VdYT6{p ) Y\} ,O do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
# h/- i'L7t!f}o template < typename T >
M)Yu^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3_J9SwtN {
|5V#&e\ES do
+"?K00*( {
jsf=S{^2 act(t);
Z]1~9:7ap }
rMTtPuc2 while (cd(t));
Cl\Vk return 0 ;
-tF5$pb' }
#`:60#l } ;
\'GX^0yK Al$"k[-Uin x,2+9CCU 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
O2:m)@ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
#8R\J[9 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
d}>Nl$ 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。
_Eq:Qbw# 下面就是产生这个functor的类:
\$VtwVQ,b |C=^:@}ri? hK@1
s template < typename Actor >
ORv[Gkq_N) class do_while_actor
er+m:XuV {
XsQ<yeun Actor act;
cI?dvfU? public :
S@Yb)">ZQ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
JXftQOn ah"2^x template < typename Cond >
UQPd@IVu6 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
aPcO9 } ;
$$A{|4,aI 6@wnF>'/\ 6.EfM^[ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
)UI T'*ow 最后,是那个do_
UrH^T;# *B)>5r &%fy class do_while_invoker
?.v!RdM+ {
yHCQY4/ public :
|I^\|5 template < typename Actor >
I =qd\ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
W5
fO1F {
R|$=Pfg~4 return do_while_actor < Actor > (act);
}&y>g0$@ }
m3F.-KPO } do_;
}-V .upl ?j?{}Z 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
4D$$KSa 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
, j'=sDl 最后来说说怎么处理break和continue
HpDU:m 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。
@2CYv> 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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