一. 什么是Lambda
u"joCZ7`kG 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
0Cv4/Ar( 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,
LQ|<3] kjfxjAS=m vKV{
$| QD6Z=>?S class filler
*xho {
/iTH0@Kw; public :
kfIbgya void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
!-@SS> } ;
fjG /dhr Kjvs@~6t *+# k{D, 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
4O9tx_<JG gB'`I(q5. O/'f$ Zj36 E ,Dlaq for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
<4S F~i ~9]Vy
(L IrUpExJ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
P/HHWiD`D Z7ZWf'o d
u_O} x uV#-8a5! 二. 战前分析
6NP`P j R 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。
an #jZ[ 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
1"N/ZKF-x vQE` c@^{ 4h[2C6
\+` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Hd96[Uo /* --------------------------------------------- */
HE4`9$kVLr vector < int *> vp( 10 );
N2 M?5fF transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
4"rb&$E /* --------------------------------------------- */
4"`=hu Q sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
yKel|vM# /* --------------------------------------------- */
+<vqkc int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
mJU>f-l /* --------------------------------------------- */
BIwgl@t!> for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
:"h
Pg]' /* --------------------------------------------- */
'lSnyW{ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
zSX' YLr%vnO*NS j58Dki->. 6tCV{pgm 看了之后,我们可以思考一些问题:
([z<TS#Md 1._1, _2是什么?
CYY
X\^hA 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。
|sDG>Zq? 2._1 = 1是在做什么?
n:{-Vvt 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。
[U_Q 2<H 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。
?}!gLp T% jjs ?ZD{e|:u 三. 动工
[v>Z( 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
&z1| %m0L!|E kM}ic(K `:B template < typename T >
'=@H2T6= class assignment
^+Y-=2u: {
".Q!8j"@f T value;
~Iu21Q(* public :
RLeSA\di assignment( const T & v) : value(v) {}
vi()1LS/! template < typename T2 >
\I`=JKYT T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
J_((o } ;
0YTtA]|`4 )e <! =S , L AJ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
#E~WVTOw 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
^~*[~ $
M[}(m nP3;<*T P0 +X|m>9 class holder
WEY97_@ {
aZ`_W| public :
DRFuvU+e template < typename T >
7T(OV<q;# assignment < T > operator = ( const T & t) const
J=Y( *D7Q {
z)?#UdBQv return assignment < T > (t);
ZE3ysLkm }
>stVsFdV) } ;
VTgbJ{? B$[%pm`'2 IP4b[|ef 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
^Hhw(@`qf zL!~,B8C static holder _1;
yPxG`w' Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
+68K[s,FD 7)6Yfa]I% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Pk?%PB?Z 而不用手动写一个函数对象。
qzbkxQu]g ]OCJ~Zw H*
L2gw oTV8rG 四. 问题分析
_I}L$ 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。
8iH;GFNJ7' 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。
He_(JXTP 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
!7a^8
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
LU IT=+ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
bZlLivi w5/X{ 五. 问题1:一致性
IWR q:Gw 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?|
JW.&uV1Z 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
V1b_z Xgth|C}k struct holder
f;XsShxr {
Rc.<0# //
WQmiG=Dw^ template < typename T >
_(kwD^x6O{ T & operator ()( const T & r) const
Nb9V/2c;V {
88=FPEU return (T & )r;
I%b:Z }
<7-,`
} ;
=|&"/$+s <[f2ZS6 这样的话assignment也必须相应改动:
B+[Q$Q" ?$&rC0t template < typename Left, typename Right >
e^Wv*OD' class assignment
vc{]c
} {
`xAJy5 Left l;
c&?H8G)x Right r;
Py0i%pZ public :
E6-(q!"A assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
>Pd23TsN template < typename T2 >
L , Fso./y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
mb`}sTU). } ;
kc']g:*]Y kQ'xs%Fw 同时,holder的operator=也需要改动:
x[@3;_'K ef;="N template < typename T >
uqeWdj*Y assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
>@e%,z {
r_Yl/WW return assignment < holder, T > ( * this , t);
vjRD?kF }
=0fx6V <l/Qf[V 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
M@[gT?mv1 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
zVLi .Tqvy)' return l(rhs) = r;
0=zS&xM 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
c0p=/*s( 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Z'bMIdV <rmV$_ template < typename Tp >
<Py/uF| class constant_t
5)i0g {
Q</HFpE const Tp t;
_u5U> w public :
p5t#d) constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
w.-i !Ls template < typename T >
%4K#<b"W const Tp & operator ()( const T & r) const
[M>_(u6 {
o[6"XJ return t;
{moNtzE; }
:e vc } ;
F4gc_>{| t4f\0`jN 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Md{f,,E'^@ 下面就可以修改holder的operator=了
K%Ml2V
@eU/g![u template < typename T >
?V&a |:N9 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Vk
T3_f {
GdY^}TJrh return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
6E4 L4Vb }
p4_uY7^6 DO{4n1-U 同时也要修改assignment的operator()
}1 ^.A84a .1}(Bywm5 template < typename T2 >
NebZGD2K T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
,r4af< 现在代码看起来就很一致了。
Mpx.n]O. }$U6lh/Ep 六. 问题2:链式操作
!1R 现在让我们来看看如何处理链式操作。
"rJL ^ \r 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
5o#8DIal 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
OD|&qsbL 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
hiuPvi} 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
1tc9STYR} <'33!8
G template < typename T >
=h{2!Ah7
X struct result_1
!^\/
1^ {
I*"]!z1 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
MvFXVCT# } ;
9
|Y?#oZ1 /2 N%Z 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
]W,g>91m 3WS %H17 template < typename T >
9mZ1 a6,x struct ref
2BY:qz%: {
tB.9Ov* typedef T & reference;
~5b %~: } ;
OMU#Sx!6 template < typename T >
wwz<c5 struct ref < T &>
cjk5><}`H7 {
p"Y= typedef T & reference;
<[bDNe["? } ;
MRc^lYj{
WjB[e> 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
sh1fz 6g FKP^f\!M template < typename T >
{U9jA_XX typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
` {p5SYj {
.IgQn|N return l(t) = r(t);
frt?*|: }
Hw
I s7 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
t
+_G%tv 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
{)M4h?.2 5V0=-K 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
@?U5t1O< _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
}|d:(* _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
V-31x ) +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Q.Acmht# 最后的布局是:
{SJLM0=Z Add
VF-d^AGt / \
,rKN/{M! Divide 5
6!$S1z#wM / \
>Et?7@
_1 3
{2nXItso 似乎一切都解决了?不。
<i5^izg 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。
;dnn
2)m 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。
jy?^an}#h 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:
M3''xrpC CY:pYke= template < typename Right >
V6L_aee}CK assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
~?p
> L Right & rt) const
-H
\nFJ6+ {
1ysA~2 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;?rW`e2 }
}yw\+fc 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
_eF*8 /z 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。
Xk3Ufz]QN 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。
@6E[K'5c1 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。
0MOAd!N 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。
L*_xu _F 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?
S$#Awen"@ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
9.R_= yF:fxdpw template < class Action >
k4@GjO1"$ class picker : public Action
Eg9502Bl~8 {
dU\fC{1Z public :
xP*R H-< picker( const Action & act) : Action(act) {}
y`N1I // all the operator overloaded
aV ^2 } ;
H$;\TG@, 6hZhD1lDG^ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
w 8E,zH 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
E )PEKWK\ %8ul}}d9 template < typename Right >
U!Lws#\X picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
ed{9UJWh {
eY-$hnUe return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
i"b*U5k }
(]pQ.3 hOq1"kL Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
1?*vqdt 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。
5pDxFs=v &O'yhAP] j template < typename T > struct picker_maker
7fVVU+y {
5E%W;$3Pb typedef picker < constant_t < T > > result;
$yt|nO } ;
_x lgsa template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
3w-0v"j U {
=gj]R typedef picker < T > result;
[fb -G5x } ;
\&cVcAg 9KP+ 下面总的结构就有了:
Wbc %G8 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
eBP
N[V picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
K<t(HK#[ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
wCdUYgsPT" 至此链式操作完美实现。
u_uC78`p gC'GZi^ j;'NJ~NZ$ 七. 问题3
gh~C.>W}q+ 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。
@P8q=j}l9 >s{[d$ template < typename T1, typename T2 >
:gR`rc! ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
FY
VcL* {
osnDW
aN return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
SY)o<MD }
x|Q6[Y Obw uyhjQ 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:
Wima=xYe\5 \h"s[G zq template < typename T1, typename T2 >
^x4gUT-Wy struct result_2
1e&`m~5K+ {
(;s\Ip0 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
,CCIg9Pt } ;
79i>@u% =7$YBCuF 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
8sL7p4 这个差事就留给了holder自己。
f'}23\> 9'T(Fc lte~26=e template < int Order >
]o_ Ps| class holder;
nc`[f y|} template <>
f}@]dF r class holder < 1 >
aE:fMDS|x {
yvVs9"|0 public :
ost~<4~ template < typename T >
($ae n struct result_1
s'i1!GNF
B {
K}Aaflq typedef T & result;
Um*{~=;u } ;
Ha;^U/0| template < typename T1, typename T2 >
fa$ Fo(. struct result_2
]2v31' {
5<&<61[A typedef T1 & result;
Rh:\/31~ } ;
Vj`9j. 5 template < typename T >
2&P'rmFm typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
sfx:j~bsL {
Ll&Y_Ry return (T & )r;
P
hn&hRAO }
vk{dL' template < typename T1, typename T2 >
"bRck88V typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
m,Os$>{Ok {
YMJ?t" return (T1 & )r1;
'%)7%O,2 }
z%]~^k8 } ;
UiW(/L Z1*y$=D?3[ template <>
:h?Zg(l class holder < 2 >
+xB!T1pD {
R$NH [Tz public :
C S+6!F] template < typename T >
!*N#}6Jd struct result_1
0E{$u {
|f.=Y~aY typedef T & result;
YP+0uZ[g } ;
X,^J3Ek>O template < typename T1, typename T2 >
#;>J<> struct result_2
m?bb/o'B {
Spt[b.4m F typedef T2 & result;
NhXTt!S6C } ;
1z0&+ C3z template < typename T >
]MRE^Je\h typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
U3az\E)HV {
G23Mr9m5O return (T & )r;
'd(OFE-hn }
K4snpuhC template < typename T1, typename T2 >
~1i,R1_\Y typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+u:8#!X$RD {
I
Yj\t?,0 return (T2 & )r2;
|l`X]dsfQ }
zH}u9IR3` } ;
Ds$FO}KD{ 78Nli/U v6;XxBR6 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> >。
dGrOw) 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
;Hv#SRSz 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
}Sqey:9jH 45>w=O return l(i, j) = r(i, j);
\bZbz/+D 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
o#4Wn'E LPvyfD;Zy return ( int & )i;
L5]*ZCDv return ( int & )j;
9Or3X/:o 最后执行i = j;
2P"@=bYT " 可见,参数被正确的选择了。
"u3 8HxB\ !0F? )|q,RAn gXE'3 VABrw t 八. 中期总结
tlA4oVII 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:
Xb&r|pR 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
mAX]m 1s 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
$Vlfg51 ob 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
s"=e(ob |Gzd|$%Oq 69`9!heu 8n,i5>!d >8#(GXnSt VQ$=F8ivG 九. 简化
@$F(({? 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。
0/#XUX 4 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
&YmOXKf7 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:
,D
[ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
K/,
B +-*/&|^等
44
o5I: 2. 返回引用。
{o*z iZh =,各种复合赋值等
rM2?" 3. 返回固定类型。
M+ ^]j 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
)Mi#{5z 4. 原样返回。
;KbnaUAS8 operator,
w-HgC 5. 返回解引用的类型。
3BKW operator*(单目)
FJ!N)`[ 6. 返回地址。
*J 7>6N:- operator&(单目)
<(>v|5K0] 7. 下表访问返回类型。
wpb6F ' operator[]
svU107? 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
@:oMlIw; operator<<和operator>>
XqyfeY5t $lU~3I) 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。
7: J6 F 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
jQ4Pv` VEwv22' template < typename Left >
%Kw5b ; struct value_return
Q'7o_[o/ {
rQ30)5^V| template < typename T >
.: 87B= struct result_1
ucJR #14 {
|uj1T=ZY typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
v9x $` } ;
@wl80v !}l)okQH<# template < typename T1, typename T2 >
pZlBpGQf struct result_2
0 m";=:(w {
p#^L
ZX typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
l1gAm # } ;
~Xh(JK] } ;
yE{l
Xp; `if*
Qk Gr{ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
h'MX{Wm. [9'5+RXw3 下面我们来剥离functor中的operator()
;yBq'_e3 首先operator里面的代码全是下面的形式:
&EE6<-B- TcauCL return l(t) op r(t)
s
~(qO|d return l(t1, t2) op r(t1, t2)
v:JFUn} return op l(t)
s^L\hr return op l(t1, t2)
jM2gu~ return l(t) op
B?#@<2*=L return l(t1, t2) op
&fiDmUxj return l(t)[r(t)]
XL EA|# return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
B,e@v2jO| F]M3/M 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
CU lANd" 单目: return f(l(t), r(t));
b]hRmW return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
XO"!)q F 双目: return f(l(t));
1V FAfv%} return f(l(t1, t2));
Y($"i<rN 下面就是f的实现,以operator/为例
+ #S]uC 2>ce(4Gky struct meta_divide
TD!QqLW {
8eWb{nuJ> template < typename T1, typename T2 >
:_)Xe*O static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
%#/7Tl: {
kIU"-;5tP return t1 / t2;
FZjtQ{M }
2=["jP!B } ;
M?)>,
!Z) dRWp/3 } 这个工作可以让宏来做:
Tg{d#U_qB :S~XE #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
MbYa6jrF template < typename T1, typename T2 > \
WdunI~&. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
{ F.Ihw 以后可以直接用
pg4M$;ED DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
TQID-I 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
Xa9G;J$ (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。。。)
e-UPu%' _F,@mQ$! ,h8)5Mj/J 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
,lL0'$k~ 8I@=? template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
R^%7| class unary_op : public Rettype
=1` {
,((5|MbM/ Left l;
;<ed1%Le, public :
PS(LD4mD unary_op( const Left & l) : l(l) {}
@-!w,$F)%d 5-=mtvA: template < typename T >
ymr-kB typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ew}C*4qH {
G>*s+ return FuncType::execute(l(t));
//V?rs }
|_!xA/_U'T Dugr{Y/0 template < typename T1, typename T2 >
LL kAA?P typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
oBAD4qK {
(Ozb +W? return FuncType::execute(l(t1, t2));
sx*(JM}Be }
T'fE4}rY } ;
]J_Dn\ ~w4aA<2Uq
gt}/C4| 同样还可以申明一个binary_op
t=A|
K D&Ngg)_Mq template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
X#+A?>Z]}< class binary_op : public Rettype
O6k[1C {
U/0NN>V Left l;
?A,gDk/# Right r;
<<4G GO public :
`|v0@-'$ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
)h>Cp,|{ $~ zqt%} template < typename T >
n#Z6 d` typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(w"zI! {
cZ^$!0 return FuncType::execute(l(t), r(t));
{7B$%G' }
]!h%Jlu 7m@pdq5Ub template < typename T1, typename T2 >
iK=H9j typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
IxgnZX4N {
|wVoJO!O} return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
DRf~l9f }
z\fD}`^8 } ;
dtm_~r7~ kwZC3p\\ 1sn!! 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
Y5PIR9 - 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
!=q {1\# DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
r")=Z1y 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
V,|9$A; 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Q.M3rRh 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。。。
w?<:` 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
fs>0{ 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)
;?h#',(p 下面是修改过的unary_op
|~v($ c OXA_E/F template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
5
BcuLRId: class unary_op
3)42EM'9( {
?aO%\<b Left l;
OkA-=M)RI: dpJi5fN public :
G?>~w[#mQR &v3r#$Hj[
unary_op( const Left & l) : l(l) {}
)bw>)&)b` v`x~O+ template < typename T >
[J-r*t"! struct result_1
2MB\!fh {
"%A[%7LY typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
?vf\_R'M } ;
pPG!{:YT UY%@i template < typename T1, typename T2 >
E3NYUHfZ struct result_2
Wu.od|t0 {
xH3SVn(I typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
pMa 3R3a } ;
$V`O%Sz >[
72]<6 template < typename T1, typename T2 >
Yn1 U@! typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
LFGu|]( {
{
H9pF2C return OpClass::execute(lt(t1, t2));
w8FZXL }
] ^ ,u~\$Az6 template < typename T >
pklcRrx,a typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P]dDTh~e~ {
"NC(^\l/ return OpClass::execute(lt(t));
hn!$?Vo. }
S$muV9z2= %qja:'k } ;
u$<FKp;I :MJBbrV
, ]e?*7T] 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
;;l( 好啦,现在才真正完美了。
/_jApZz 现在在picker里面就可以这么添加了:
6LvUi|~"< 2$1rS}} template < typename Right >
:nZ*x=aq picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
pR\etXeL d {
$I1p"6 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
3UrqV`x \ }
*bv
Iqa 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。
zq1&MXR)l 8|7Tk[X1j "OK(<x]3;> }[i35f[w $V5Ol6@2 十. bind
CB?.|)Xam 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
6e~+@S 先来分析一下一段例子
06Uxd\E~ If4YqBG deu+ i int foo( int x, int y) { return x - y;}
ZU "y< bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
)(DV~1r= bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Jw
{:1 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
hj4A&`2 我们来写个简单的。
Kh% x 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
|c > 对于函数对象类的版本:
09x\i/nb aG=Y 6j
G template < typename Func >
(<%i8xu2 struct functor_trait
typ*.j[q {
]7xAL7x typedef typename Func::result_type result_type;
8q tNK>D } ;
zlFl{t 对于无参数函数的版本:
dYr# Ho"FB|e template < typename Ret >
9`09.`U9[ struct functor_trait < Ret ( * )() >
W/?D}#e<4 {
sDbALAp
+ typedef Ret result_type;
4Nq n47|>e } ;
Nw|Lrn*h! 对于单参数函数的版本:
RbrvY q2/Vt0aYx template < typename Ret, typename V1 >
t-E'foYfr` struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
b0KorUr {
+Z{4OJK typedef Ret result_type;
~CM{?{z; } ;
W}.4$f> 对于双参数函数的版本:
1 1p\
z m9PcDhv template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
uHf~KYL struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
JBWiTUk {
w=^*)jZ8 typedef Ret result_type;
[Cr_2 } ;
Dri1A% 等等。。。
ec]ksw6T+ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
~Q]B}qdm @*2FG\c< template < typename Func >
8D+OF 6CM struct func_return
U7ajDw {
3\'.1p template < typename T >
qKSM*k~ struct result_1
ipbVQ7 {
b1 KiO2
E typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
?29
KvT;#] } ;
!w/~dy I&(cdKY
z template < typename T1, typename T2 >
U}qW9X;o struct result_2
"0/OpT7h7 {
s]2k@3|e typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
8a05`ZdP } ;
]X-ZRmB` } ;
)FHaJ*&d jf$t ^SjGNg^ 7D 最后一个单参数binder就很容易写出来了
chiQ+ UW>~C template < typename Func, typename aPicker >
%3C,jg class binder_1
:X$&gsT/, {
}'Z(J)Bg Func fn;
wvc?2~` aPicker pk;
}$UuYO/i public :
rg P$\xn- ]T*{M template < typename T >
I|`K;a
struct result_1
i"-#1vy= {
-iW[cj
R`$ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
wZOO#&X#r } ;
g^]Q*EBa q,*IR*B:a template < typename T1, typename T2 >
"?N`9J|j)~ struct result_2
F\]rxl4(L {
I{RktO;1 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
V*)6!N[5 } ;
n&Al~-Q:^ 2>H\arEstR binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
fO:*85%}7 hwXp=not( template < typename T >
@*_K#3 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tRXM8't {
,Tr12#D: return fn(pk(t));
,:v}gS?Uq }
lRO8}XSI template < typename T1, typename T2 >
J,q: typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
gF%ad=xm {
qM9GW`CKA return fn(pk(t1, t2));
'/"( `f, }
):\pD]e } ;
7"QcvV@p i/$lOde .Ftml' ! 一目了然不是么?
|Jq/kmn 最后实现bind
LEhi/>T v |i(peA# +g.WO5A template < typename Func, typename aPicker >
{<]abO picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
I @z{Gr {
kNjbpCE\! return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
]ny(l#Hu: }
HK-?<$Yc C )PN 2个以上参数的bind可以同理实现。
@vv`86bm 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 % 2?"9NQvz 十一. phoenix
bX9}G#+U Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
6iTDk BPPhVE for_each(v.begin(), v.end(),
'2
)d9_ w (
uUJ2d84tV do_
=uvv|@Z [
<D 5QlAN cout << _1 << " , "
t=pG6U ]
KE^_09 .while_( -- _1),
#?-W. cout << var( " \n " )
@-7K~in?^ )
Z$pR_dazU );
0\mM^+fO ~pw_*AN 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:
F>}).qx 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
,~3 sba operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
I m
Tq` 那么我们就照着这个思路来实现吧:
L,l+1`Jz ' 1mygplW A1Zu^_y' template < typename Cond, typename Actor >
Z>{8FzP.F class do_while
JLeV@NO {
`^6}Dn Cond cd;
a;lCr|* Actor act;
w|M?t{ public :
$Qm;F%
> template < typename T >
+I/P5OGRN struct result_1
`P GWu1/ {
\q,w)BE typedef int result_type;
Qr0GxGWU } ;
8!T^KMfz Cf+O7Y`^ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
d~n+Ds)%F ;lK2] template < typename T >
In 1.R$O typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@Xh4ZMyEx {
"zv+|_ZAfd do
7kb`o
y;(^ {
Ge
@d" act(t);
jb*#!m.l }
q5`Gl while (cd(t));
vWgh?h/ot return 0 ;
cJty4m- }
tG{Vn +~/ } ;
Mr&]RTEE 1%+0OmV& FTB"C[> 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
69L s"e 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。
6Qo6T][ 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。
fW\u*dMMZE 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。
^oP]@r"qy 下面就是产生这个functor的类:
ck^Z,AKL+ G{s ,Y^ nU`;MW/^w template < typename Actor >
Dp'/uCW) class do_while_actor
UjfB+=7I{L {
+6>Pp[% Actor act;
BpKP]V public :
+\E\&^ZQ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
7eq;dNB@gq )dvOg'it template < typename Cond >
jALo;PDJ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Z-~^)l o } ;
F )tNA?p) \k* ]w_m- dNyc|P`U 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
SnXLjJe 最后,是那个do_
9V;m;sz "y`?KY$[N "C.$qk] class do_while_invoker
vXf#gX!Y {
]A\n>Z!; public :
SrKF\h%/+ template < typename Actor >
K}zw%!ex do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
&fTCY-W[ {
U]P;X~$! return do_while_actor < Actor > (act);
oNdO@i%.q4 }
:1s1wY3Y } do_;
Hnaq+ _] j@:LMR> 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
?oF@q :W 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Wl,yznT 最后来说说怎么处理break和continue
!F%dE! 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。
?@XO*|xkSk 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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