一. 什么是Lambda
L$jyeFB5 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
vy|}\%*r~ 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
/4~RlXf@ Tg:NeAN7( 2~J|x+
M!X@-t# class filler
<Isr {
yAi4v[ public :
(/*-M]> void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
e:7aVOm } ;
ae!_u
\$ @XIwp2A{+ !Aw.f! 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
{Z?!*Ow V;:A& 0]HK(,/h x~{m%)I for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
-5>g 0o2 pwZ &2&| \pPq]k 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
'M'LJ.,"/ y4?>5{`W R6:N`S]&d[ %xk]y&jv 二. 战前分析
Xif`gb6` 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
g)p[A 4 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
s[s^z<4G
E;|\?> bg=`
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
dF?pEet?2 /* --------------------------------------------- */
QB@*/Le vector < int *> vp( 10 );
_|Dt6 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
d*AV(g#B /* --------------------------------------------- */
&WRoNc sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
vcSS+ /* --------------------------------------------- */
'V>+G>U int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
}}xR?+4A /* --------------------------------------------- */
8'quQCx*= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
< 1r.p<s /* --------------------------------------------- */
Rd!.8K[ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
k/mY. 2yPv dW5z0VuB$/ J *B`C^i (J;?eeP 看了之后,我们可以思考一些问题:
JH5])i0 1._1, _2是什么?
@6Mo_4)O 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。
aOuon0 2._1 = 1是在做什么?
a3)#tt=rA 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。
:Oj+Tc9A 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。
}hf*Jw
gbh:Y}_FU | UaI i^ 三. 动工
NR [VGZj 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
<wA_2S
Y ditzl(L ~@O4>T+VW INT2i8oU template < typename T >
0t&H1xsxX class assignment
2u:j6ic {
)}aF=% T value;
3$b(iI< " public :
`sXx,sV?B assignment( const T & v) : value(v) {}
?|/}~nj7 template < typename T2 >
%qHT!aP T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
-jy"?]ve. } ;
GwycSb1 SrtmpQ -a[{cu{ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
aVb]H0 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
yKI.TR# QUDVsN# r?TK@^z {P5@2u6S class holder
:&%;s*-9 {
C"{on% public :
MocH>^, template < typename T >
1`t?5|s>
assignment < T > operator = ( const T & t) const
F~AS(sk {
.g~@e_;): return assignment < T > (t);
B@=<'/S\7 }
C] w< &o } ;
Uk9g^\H<D B`aAvD`7 WdAGZUp 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
;`B35K t["Df;"O static holder _1;
DE ws+y-* Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Z]f2& .B13)$C for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
mmL~`i/ 而不用手动写一个函数对象。
}hYE6~pr =@ZtUjcJx ArYF\7P 5KR|p Fq 四. 问题分析
y7OG[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。
zIFL?8!H9{ 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。
H\mVK!](D 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
;l ()3; 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
836m5/kH[ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
%
eRwH
> [r8 d+ 五. 问题1:一致性
|sa7Y_ 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?|
hhAC@EGG 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
`uA&w}(G "S`wwl struct holder
e0HP~&BRs {
Rk%M~ D*- //
PAV2w_X~ template < typename T >
zI! R-Nb T & operator ()( const T & r) const
>-lL-%N_ {
X.l"f'`l return (T & )r;
ukf\* }
2bnIT>( } ;
i%PHYSJ. ddDJXk)!0 这样的话assignment也必须相应改动:
?]D+H%3[$i cGta4; template < typename Left, typename Right >
>5O y^u6Ly class assignment
%@93^q[\2 {
I%>]!X Left l;
V)QR!4De Right r;
S\g7wXH public :
|/=p assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
B4Af template < typename T2 >
RK:sQWG T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Qfu*F} } ;
`Mn{bd ((>3,%B` 同时,holder的operator=也需要改动:
yn":!4U1 u|>U`[Zpj template < typename T >
IOZ|85u= assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
*Gh8nQbh {
.Xz"NyW return assignment < holder, T > ( * this , t);
[-Tt11 }
k=~pA iRDN |DPpp/ 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。
4i\aW:_'i 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
$_7d! S" 9
roth return l(rhs) = r;
\3(|c#c 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
xiOrk 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
.'{6u;8 ="w8U' template < typename Tp >
]#-/i2-K class constant_t
0/00W6r0 {
6dR-HhF const Tp t;
-KJ! public :
IfmIX+t? constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
nP{sCH 1 template < typename T >
:f
!=_^} const Tp & operator ()( const T & r) const
A"<)(M+kG {
0e:QuV2X return t;
?r'TH/> }
-f;j1bQ } ;
p<0kmA<B/ i_'R"ob{S 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
c>WpO Z, 下面就可以修改holder的operator=了
UFIAgNKl 3| '#n[3 template < typename T >
:*&9TNUE@ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
wI]R+. {
`\4JwiPo return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
0O['-x }
2*FWIHyf #nf%ojh 同时也要修改assignment的operator()
fF9oYOh| XAULD]Q template < typename T2 >
6(q`Oj T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
l;{N/cS 现在代码看起来就很一致了。
Eagmafu WP@JrnxO\` 六. 问题2:链式操作
k"^t?\Q%vI 现在让我们来看看如何处理链式操作。
?Str*XA; 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
9p\wTzA 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
Ubw!/|mi 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
Xv7U<q 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
0q>NE<L [,o5QH\Etq template < typename T >
WP%{{zR$ struct result_1
IB.'4B7 {
RqN_vk\ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
;*g*DIR } ;
TH(Lzrbg /VmCN]2AZ 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:
vA"`0 X4P}aC template < typename T >
VNxpOoV=S struct ref
RZ<+AX9R {
5;K-,"UQ typedef T & reference;
UP~WP@0F } ;
WDoKbTv template < typename T >
)S wG+k, struct ref < T &>
kh>SrW]B% {
lEyG9Xvi typedef T & reference;
y[^k*,=
9 } ;
m_E[bDON az\<sWb# 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
-e`oW.+ Av;q:x? template < typename T >
I", &%0ycm typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
z*dQIC {
6m-:F.k1( return l(t) = r(t);
;Oi[:Ck }
{ /F rs*AF 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。
_[$T29:8\] 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
n ,&/D wZo.ynXT 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
#LN5&i;s _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
OD?y _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
7|+|\7l# +5 调用divide的对象返回一个add对象。
uXG`6|? 最后的布局是:
O2`oe4."vd Add
B0b[p*gIl / \
Uw2,o|=O Divide 5
m?D
<{BQ; / \
wDT>">&d _1 3
t
g
KG& 似乎一切都解决了?不。
Yo~LckFF 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。
W.#}qK"
q 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。
()QOZ+x_! 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:
Z>(r9R3{ L25kh}Q#7 template < typename Right >
BR& Aq assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
;~Q Right & rt) const
AfbB~Ll Bq {
T~i%j@Q.6 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
K0EY<Ltq }
3I9T|wQ-] 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
qj~flw1: 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。
f7XQ~b 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。
Q0zW ]a 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。
v229H< 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。
X,C*qw@ 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?
up\oWR: 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:
sU) TXL'_! fD1?z"lo template < class Action >
EMVk:Vt] class picker : public Action
d]tv'|E13 {
q,[k7&HS public :
Nls83 W picker( const Action & act) : Action(act) {}
uh]"(h(> // all the operator overloaded
z%(Fo2)^ } ;
y[:
~CL ~I{EE[F>qL 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。
Z[",$Lt 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
`I5O4|K) IByf_E;r template < typename Right >
'
|&>/dyq picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
>Bc>IO {
""co6qo#> return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
KAd_zkUA }
>^a$ 7;&(} Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
=96G8hlT 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。
5L8&/EN9- ,4[dLWU template < typename T > struct picker_maker
6+.>5e {
qAoAUDm typedef picker < constant_t < T > > result;
m#tpbFAsc } ;
QV7,G9 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
]kx-,M( {
?w-1:NWjt typedef picker < T > result;
}91*4@B7 } ;
v?L $9K(F~/ 下面总的结构就有了:
v:E;^$6Vn functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
+R!zs picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
-"=)z/S picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
k<H%vg>{~s 至此链式操作完美实现。
o\Uu?.-< i}v9ut]B IV'p~t 七. 问题3
(Yv{{mIy 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
sYJL-2JX (&jW}1D template < typename T1, typename T2 >
WmeKl ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8nCp\0
{
[E7MsX return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Us,)]W.S }
8V9[a*9 4WC9US-k 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
~:4~2d| yEq#Dr template < typename T1, typename T2 >
R_^/,^1 struct result_2
.h4\{| {
rEdY>\' typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
4U=75!> } ;
!nd*W"_gQ/ XM/vDdR 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
qj!eLA-aD 这个差事就留给了holder自己。
}u%"$[I} )0k']g5 87V1#U ^ template < int Order >
[84F09HU class holder;
2C$R4:Ssw) template <>
6BocGo({ class holder < 1 >
2#vv$YD {
a^t?vv public :
!lTda<;] template < typename T >
e$e#NoN struct result_1
,lt8O.h-l {
Ub_4yN; typedef T & result;
cK@jmGj+ } ;
w8Vw1wW template < typename T1, typename T2 >
krB'9r<wa` struct result_2
=8Ehrlq {
]ikomCg typedef T1 & result;
}7s>B24J } ;
8z2Rry
w template < typename T >
El-
? % typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
R"AUSO|{ {
WGu%7e] return (T & )r;
VsK>6S\T }
_:g&,2bc template < typename T1, typename T2 >
eq[Et
+ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+nL+N {
\.uc06 return (T1 & )r1;
-%CoWcGP }
*Dmx&F=3,5 } ;
*\uM.m0$ _oFs #kW template <>
A"v{~ class holder < 2 >
6KZf%)$ {
FV39QG4b4 public :
@n&<B`/ template < typename T >
O#a6+W"U struct result_1
23!;}zHp {
ZR0r>@M3v< typedef T & result;
U]|agz> } ;
->^~KVh& template < typename T1, typename T2 >
S8d8%R~1=h struct result_2
ao" %WX {
b5G}3)'w typedef T2 & result;
uX/$CM } ;
8~lIe:F- template < typename T >
>EsziRm typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
=&wmWy {
d[ >`")2) return (T & )r;
j@gMbiu }
M:KbD| template < typename T1, typename T2 >
gi/@j typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
-t2T(ha {
tR0pH8?e" return (T2 & )r2;
wxg^Bq)D*R }
g>rp@M } ;
$''?HjB}T )4>2IQ ]uj=:@ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
vbx6I>\Y 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
>_dx_<75& 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
DZ7
gcC @ V08U! return l(i, j) = r(i, j);
X,aYK;q%z 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Zn=T#o u]NZ`t%AP return ( int & )i;
do*}syQ`O return ( int & )j;
2kAx>R 最后执行i = j;
PWRy7d 可见,参数被正确的选择了。
>d"3<S ;b G+xt5n.% <~TP#uAz hz;|NW{u 1g##sSa6 八. 中期总结
%*aJLn+]_R 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
^-mRP\5 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
^;,M}|<h 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
taGU 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
5uq3\a WW+l' 6. 8l}1c=A}Vi b2 _Yu^ w-Nhs6 7 n]65].t 九. 简化
dm-pxE " 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
&l$Q^g 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
O }9KJU 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:
PB%-9C0 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
M(#m0xB +-*/&|^等
JN^&S 2. 返回引用。
5@*'2rO&!
=,各种复合赋值等
EbeI{-'aF 3. 返回固定类型。
'$4O!YI9@ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
`V)Z)uN{0 4. 原样返回。
%Qg+R26U operator,
9/+Nj / 5. 返回解引用的类型。
vvUSeG\n#j operator*(单目)
~GE$myUT\p 6. 返回地址。
^[%%r3"$C operator&(单目)
hTP:[w) 7. 下表访问返回类型。
OD']: operator[]
| mu+9 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
dU\%Cq-G) operator<<和operator>>
I^o!n5VM VMoSLFp^R OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
XLMb=T~S 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
?"?6,;F(4 Kwc6mlw~M template < typename Left >
GGhM;%H_99 struct value_return
L4uFNM] {
@HZKc\1 template < typename T >
Ra*e5 struct result_1
qfcYE= {
n$xQ[4eH) typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
.z13 =yv } ;
099sN"kf s=?g \oR template < typename T1, typename T2 >
`jS T struct result_2
9&RFO$WH {
'+j} >Q typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
'zh7_% } ;
fDx9iHGv } ;
Be+0NXLVy ?5kHa_^ RpLE
02U 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
e8'wG{3A Zo>]rKeV 下面我们来剥离functor中的operator()
W2uOR{
'? 首先operator里面的代码全是下面的形式:
:$MG*/Q $=?@*p return l(t) op r(t)
_)]CzBRq\6 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
bI|2@HV2 return op l(t)
xq"Jy=4Q* return op l(t1, t2)
@29U@T return l(t) op
<3,<\ub return l(t1, t2) op
%'0TXr$ return l(t)[r(t)]
.xBu-?6s6 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Fd*8N8Pi %e&9. 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:
kA7mLrON 单目: return f(l(t), r(t));
'U'yC2BI n return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
NWxUn.Gy9 双目: return f(l(t));
[5Lz/ix= return f(l(t1, t2));
0Ia($.1mY 下面就是f的实现,以operator/为例
imiR/V>N }jill+] struct meta_divide
"fq{Y~F%` {
!Ra*)b" template < typename T1, typename T2 >
QNDHOo>v static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
{&Q9"C {
1{P'7IEj return t1 / t2;
fA89|NTSUh }
LY+|[qka } ;
zRPeNdX o6//IOZ 这个工作可以让宏来做:
@O[5M2|r -kbg\,PW #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
LiKxq=K template < typename T1, typename T2 > \
ES40?o*]x static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
ur$l Z0 以后可以直接用
'? jlH0; DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
IIyI=WlpG 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
>$ 2V%}; (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。。。)
yeHDa+} |<O9Sb_ <jed!x 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
fNrgdfo xpOg8u5 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$HJwb-I class unary_op : public Rettype
`UBYp p {
: >>@rF , Left l;
MQ"xOcD*F public :
H9CS*|q6r unary_op( const Left & l) : l(l) {}
T*KMksjxm` }*L(;r)q template < typename T >
Qca&E`~Q typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
YQY%M>F@d% {
KIWe@e return FuncType::execute(l(t));
0tU.( }
8(* [Fe9 v,ju!I0. template < typename T1, typename T2 >
.?l\g-;= typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4R\Hpt {
1/"WD?a return FuncType::execute(l(t1, t2));
AnT3M.>ek }
KGg3 !jY } ;
^#sU*trr 6R^^ .tCs pxa( 同样还可以申明一个binary_op
SCz318n r9dyA5oD template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
/3{b%0Aa class binary_op : public Rettype
Ih"XV {
$ ,
u+4h Left l;
Q@HopiC Right r;
{E8~Z8tT public :
^(FdXGs[ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
hq #?kN lg&t8FHa; template < typename T >
OE- gC2&Bm typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
o !U
6? {
*I0T{~ return FuncType::execute(l(t), r(t));
p }~qf }
ruy}/7uf 2=^m9% template < typename T1, typename T2 >
[)TRTxFb typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
SBS3?hw
{
hr)B[<9 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
- RU=z!{ }
7yh/BZ1 } ;
tw9f%p mVpMh#zw lx7Q.su' 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
@8I4[TE 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
@nCd DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
_+E5T*dk 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。
)z28=%g 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
W}mn}gTQ 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。。。
736Jq^T 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
@P?~KW6<| 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)
7](KV" %V 下面是修改过的unary_op
ys kO K42K!8$ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
}|8_9Rx0* class unary_op
Y<%@s}zc {
LHo3
Niy. Left l;
wLnf@&jQ% i=oU;7~zK public :
rr02pM0 t,+nQ9 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
NdD`Hn- HK0!P* template < typename T >
4?q<e*W struct result_1
7%|~>
{
sW'2+|3" typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
?q{,R" } ;
eEv@}1~ =*c7i]@} template < typename T1, typename T2 >
^<a
t'jk6 struct result_2
\=ux atw {
ORJIo typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?FpWvyz| } ;
)9"_J9G sg3OL/" template < typename T1, typename T2 >
TU,s*D&e typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
n%o5kVx0 {
B][U4WJ) return OpClass::execute(lt(t1, t2));
eoG$.M" }
ZJzt~
H P"IPcT%Ob% template < typename T >
keX,d# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L(|N[# {
(mTE;s( return OpClass::execute(lt(t));
v50bdj9}k }
jD<{t d\|?-hY`[ } ;
8m\7*l^D: {E9+WFz5 d"*uBVzXm 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
#FCnA 好啦,现在才真正完美了。
|@
s,XS 现在在picker里面就可以这么添加了:
:OhHb#D yW1)vD7 template < typename Right >
p6#g;$V$ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
_/-jX {
Oj3.q#)`Z return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
P3x= 8_# }
"/3'XOK| 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。
[65`$x- t^R][Ay& Dwr)0nk tl,.fjZn K1"*.\?F 十. bind
=jOv] / 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
0WZ_7C? 先来分析一下一段例子
c'>/ G'Q-An%z }Gz~nf% int foo( int x, int y) { return x - y;}
lT(WD}OS bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Z_};|B} bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
H]{v;;'~ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
X0bN3N 我们来写个简单的。
Vd,jlt.t 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
m ZtCL 对于函数对象类的版本:
p{amC ;cI$ 8=B|C'> template < typename Func >
#>b3"[ | struct functor_trait
vM*-D{ {
]HKQDc' typedef typename Func::result_type result_type;
w28o}$b` } ;
[')m|u~FS4 对于无参数函数的版本:
q0i(i.h Cc+t}"^ template < typename Ret >
jaTh^L struct functor_trait < Ret ( * )() >
H[s(e56z {
y I HXg# typedef Ret result_type;
nhB1D- } ;
Y;dz,}re 对于单参数函数的版本:
GY6`JWk aktU$Wbwl template < typename Ret, typename V1 >
AF;)#T< struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
8p^bD}lN7 {
q+H%)kF typedef Ret result_type;
?{P"O!I{ } ;
\f]k CB 对于双参数函数的版本:
kw>v:F<M 7`-Zuf template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
-[*,^Ti` struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
!o5
W {
nOt&pq7 typedef Ret result_type;
(Mo*^pVr } ;
5gb|w\N> 等等。。。
y?[ v=j*U 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
B -?6M6# aGrIQq/k)% template < typename Func >
Sz%tJD.. struct func_return
?Nup1!D {
N|8P) template < typename T >
6*PYFf` struct result_1
hEA<o67 {
j#X.KM typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
6_J$UBT } ;
y~Bh h%o%fH&F! template < typename T1, typename T2 >
MuYk};f struct result_2
)#BMTKA^ {
:=}US}H$ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
8|):`u } ;
:Ux?, } ;
@GBxL*e
|XT)QK1 q
0$,*[PH 最后一个单参数binder就很容易写出来了
e bm])~ZL zjJ *n8l template < typename Func, typename aPicker >
AJf4_+He class binder_1
[="e
ziM{ {
?^H
`M|S Func fn;
931bA&SL=/ aPicker pk;
2"0es40;0 public :
r;B8i!gD aO]ZZleNS template < typename T >
x^HGVWw_ struct result_1
qOe+ZAJ{%N {
~8~aJ^[ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
vX{J' H]u } ;
{E
p0TVj` GS0;bI4ay template < typename T1, typename T2 >
f* !j[U/r_ struct result_2
_76PIR{an {
#Vl 0.l3 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~c8?>oN( } ;
z{[xze-f NV)!7~r}: binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
4zASMu 8I-u2Y$Sr template < typename T >
u}>#Eb typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
V_C-P[2~ {
vqnw#U4` return fn(pk(t));
@PN#p"KaT }
[DJ flCR& template < typename T1, typename T2 >
1q~+E\x typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
JIOh#VNU {
$"`- ^ return fn(pk(t1, t2));
N/]o4o }
VcAue!MN } ;
+J_c'ChN 6Se?sHC> YCdS!&^UN 一目了然不是么?
sJ#4(r` 最后实现bind
aHs^tPg dI*pDDq# T:t]"d}} template < typename Func, typename aPicker >
guX
9} picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
x1Lb*3Fe {
T#M,~lD return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
$@sEn4h }
WzAb|&? ?;KKw* 2个以上参数的bind可以同理实现。
V7GRA#| 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
{SwQ[$k=_ E_Im^a 十一. phoenix
bIGHGd Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
yN~dU0.G6! /4t j3B, for_each(v.begin(), v.end(),
cYFiJJLG] (
_Bj)r}~7# do_
f_[<L [
C2@,BCR cout << _1 << " , "
tDSJpW'd ]
:Nu^ .while_( -- _1),
wyp|qIS; cout << var( " \n " )
"Weg7mc# )
aJYgzr, );
|\QgX%
>fe-d#!{ 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:
RD\ 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
&L#UGp$, operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
;} und*q 那么我们就照着这个思路来实现吧:
K|Ld,bq 0.dgoq3u P9=?zh6G. template < typename Cond, typename Actor >
ZPiq-q class do_while
N e#WI' {
zV:pQRbt. Cond cd;
S?RN?1 Actor act;
~vs}.kb public :
OC1I&",Ai| template < typename T >
$"0M U struct result_1
HHiT]S9 {
k:JrHBKv\ typedef int result_type;
?dD&p8{ } ;
!
vP[;6 f~Fm4>\( do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
hy}8Aji& XpmS{nb template < typename T >
{S,l_d+( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"
Om[~-31 {
J\d3N7_d do
1c<=A!"{ {
U Z.=aQ}M act(t);
#k_HN}B }
s4 6}s{6 while (cd(t));
/DQc&.jK return 0 ;
H,+I2tEs }
\cC%!4 } ;
9;Itqe{8w ,Vh.T&X5 t'BLVCu 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Yu?95qk tP 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。
D|rFu 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。
v3}L`dyh3 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。
jov:]Bic 下面就是产生这个functor的类:
j6>.n49_ m>4ahue$ BhM'@g* template < typename Actor >
5QPM t^ class do_while_actor
Q2zjZC*'% {
'|S%aMLZ) Actor act;
q-]`CW]n public :
1QmH{jM do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
PUo/J~ v uHAT#\m: template < typename Cond >
A-,up{g picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
emK$`9 } ;
'~ ,p[ WcHgBbNe K$ M^gh0 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
3pK*~VK 最后,是那个do_
3dht!7/ R
zf _Qh
z3'I1 class do_while_invoker
Kw8u`$Ad7 {
kGd<5vCs public :
3 n'V\Hvz template < typename Actor >
F)s{P Cl do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
UlAzJO6" {
9cEv&3 return do_while_actor < Actor > (act);
@J5Jpt*IE }
C8vOE`U,J } do_;
-RS7h UW9?p}F 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
ccLq+a| 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
F)+{AQL 最后来说说怎么处理break和continue
<Q?a=4 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。
;9~6_@,@o 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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