一. 什么是Lambda
U/B1/96lJ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
eqSCNYN 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,
G~{xTpL X^#.4:>. o%Lk6QA$ .bOueB- class filler
}[u 9vZL {
C/Ig.KmXF{ public :
!Cj1:P void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
:zC'jceO } ;
m<BL/7 ,uD>.-> N.q4Ar[x#p 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:
c?0uv2*Yh <[^nD>t_ yiUJ!m >NN |vj for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
FxKb DlR&Lnv 6 qK0G$> 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
V 'Gi2gNaP E (M\U5o: [H#I:d-+\ \<VwGbzFi 二. 战前分析
?S8cl7;+ 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。
Y962rZ 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
j\nnx8`7 RGGP6SDc &50Kn[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#ZIV>(Q\H /* --------------------------------------------- */
N1Y*IkW" vector < int *> vp( 10 );
G:.Nq,513 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
kNW&rg /* --------------------------------------------- */
t%Z_*mIfmE sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
lX`)Avqa /* --------------------------------------------- */
$&m^WrZaY int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
{MKq
Yl{ /* --------------------------------------------- */
*g5df[ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
^sq3@*hCw /* --------------------------------------------- */
Y#c11q Z for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
E~zLhJTUL' IPcAE!h6zN PZO 7eEt8 @ -JD`2z 看了之后,我们可以思考一些问题:
~Xnq(}?ok 1._1, _2是什么?
dCcV$BX,K
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。
p;) ;Vm+8 2._1 = 1是在做什么?
-o F#a 8 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。
pF.Ws,nQ5 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。
n(a7%Hx2 <W vuW6 MUNeGqv 三. 动工
qTiUha9 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
TUZ-4{kV" -(>x@];r0 ##,i< 4aAr|!8|h! template < typename T >
d
{moU\W class assignment
C4Q^WU+$j {
G#Z%jO-XN T value;
x#| P-^ public :
T}2a~ assignment( const T & v) : value(v) {}
L]#J?lE& template < typename T2 >
Ydmz!CEu T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
oC U8;z } ;
b0E(tPw5c "twV3R @?K(+BGi 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Bl' 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
v>g1\yIw Y_%\kM?7 AY0o0\6cw "[H9)aAj7 class holder
s.KJYP {
]&VD$Z984r public :
N{P (ym2yR template < typename T >
1_/\{quE assignment < T > operator = ( const T & t) const
D}!U?]la& {
{C*mn !u return assignment < T > (t);
622mNY }
,D3q8?j } ;
|MMr}]` +U+c]Xgt NEZF q? 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:
1&QI1fvx Ec0Ee0%A] static holder _1;
\I,<G7!0 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
8.jd'yp*J V* fDvr0 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
pa+^5N 而不用手动写一个函数对象。
X~G"TT$) ?Dm! ;Z+7 H:9(
XW )R,* 四. 问题分析
%<DRrKt 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
PpU : 4;en 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
z]P |% 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
5yxZ
5Ni! 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
EE&~D~yHUL 下面我们可以对这几个问题进行分析。
:n'QNGj ,)GCg@7B 五. 问题1:一致性
YQ37P?u@ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
Rl3KE)< 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
V%ykHo e@0wF59 struct holder
[Bpgb57En {
+#Ov9b //
_BtlO(0& template < typename T >
q.<q(r T & operator ()( const T & r) const
2HQ'iEu$ {
0<v~J9i return (T & )r;
)zUV6U7v }
fb`VYD9[^ } ;
qI;k2sQR g"C$B Fc 这样的话assignment也必须相应改动:
w=#&(xm0 {Fb)Z"8] template < typename Left, typename Right >
g-}Vu1w0{6 class assignment
z0g]nYN% {
c
q3CN@ Left l;
Y60ld7H Right r;
30<dEoF public :
"-<u.$fE assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
o{UwUMw5` template < typename T2 >
3O#7OL68v T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
4sZ^:h,1 } ;
!k<+-Lf:2 M_79\Gz" 同时,holder的operator=也需要改动:
=nid #<X m>NRIEA6 template < typename T >
HSK^vd?_l assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
X[Y!=e4z {
]vT return assignment < holder, T > ( * this , t);
4f"be }
7qW:^2y Ubn5tN
MK 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。
i7fpl 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
`i{o8l >r]# 77d return l(rhs) = r;
y-sQ"HPN 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。
8zVXQ!' 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
&]vd7Q.t _/E>38G] template < typename Tp >
YuPgsJ[m class constant_t
*[yCcqN. {
YT:<AJm const Tp t;
qU2>V public :
m"x~Fjvd constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
9=<
Z> template < typename T >
z9dVT' const Tp & operator ()( const T & r) const
)-jvp8%BK {
"n]B~D return t;
zo\XuoZ }
?LNwr[C0 } ;
?;{A@icr 4F:RLj9P! 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
WUa-hm2: 下面就可以修改holder的operator=了
j./bVmd. eyAg\uuih template < typename T >
|qbJ]v! assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
]L&_R^ {
(V=lK6WQm return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
,cC4d` }
F=P|vYL&& 7d4RtdI 同时也要修改assignment的operator()
orHVL 2
KK
w$B7..r template < typename T2 >
;[9cj&7C< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Y$Uvt_ 现在代码看起来就很一致了。
1km=9[;w' %0u7pk 六. 问题2:链式操作
h/_z QR- 现在让我们来看看如何处理链式操作。
i:[B#|% 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。
cL1cBWd 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。
BAKfs/N 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。
qx!IlO 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
WHpbQQX #K)HuT template < typename T >
+[F9Q,bH@b struct result_1
Hpsg[d)! {
RNt3az typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
"+XO[WGc } ;
jgGn"} ?xG #4P<C= 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:
OdR 3(PU= template < typename T >
qmL!"ZRLF struct ref
:nXBw%0x {
Qu;AU/Q<([ typedef T & reference;
"= UP&= } ;
GzR;`,_O/ template < typename T >
]\3dJ^q|% struct ref < T &>
[yVU
p+ {
~O^_J) typedef T & reference;
h2BD?y } ;
@wa/p`gj5w z$YOV"N 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
(wA|lK3 igo7F@_, template < typename T >
wvh4AE5F|z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
]mqB&{g {
^~Ar return l(t) = r(t);
!*\^-uvaK }
t(_XB|AKm 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
C]):+F<7 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
' Uc|[l]
OVivJx 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
f,uxoAS _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
9g*~X;`2 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
<A6<q&g|E +5 调用divide的对象返回一个add对象。
"3>#[o 最后的布局是:
hB^"GYZ Add
W&yw5rt** / \
b<7.^ Divide 5
.[_&>@bmrP / \
@rJ#Dr _1 3
k~hL8ZT[ 似乎一切都解决了?不。
sP&E{{<QTF 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
Z'fy9 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
zf S<X OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
eVlI:yqppj HL!-4kN
<$ template < typename Right >
x)GoxH~# assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
VtmUK$k}I Right & rt) const
[ z&y]~ {
:?^(&3; return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
~\kRW6 }
^1nf|Xj[ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
WW_X:N~~e\ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
#".{i+3E 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
aY?}4Bx 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
S_WY91r 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
oC?b]tzj 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
sy#Gb#=# 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
yqYX<<!V 7u}r^+6_o template < class Action >
XH*^#c class picker : public Action
onmO>q* {
Aqc( public :
P&SR;{:y picker( const Action & act) : Action(act) {}
# K-Q/* // all the operator overloaded
r94BEC 2 } ;
/2U.,vw i4-L!<bJ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
g 08
`=g 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
iy4JI,-W UnMDdJ\ template < typename Right >
ov+qYBuFw picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
k |Lm;g {
MdKZH\z/ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
tJn2:}-s }
+u
Lu.-N #z~oc^J^T Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
:V"}"{(6 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
kOjq LA !XicX9n template < typename T > struct picker_maker
2V0R|YUt {
f[ v??^ typedef picker < constant_t < T > > result;
jc?Hip' } ;
4 I~,B[| template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
f9rToH {
ywdNwNJ typedef picker < T > result;
Y#m0/1- } ;
p$=3&qR 6 FStfGN 下面总的结构就有了:
+Q '|-># 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。
L%<1C\k 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。
i a|F picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
urN&."c 至此链式操作完美实现。
2<O
hO
^ ?+!KucTF
'2vlfQ@8a~ 七. 问题3
=1,g#HS 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。
r({(; *kIJv?%_} template < typename T1, typename T2 >
*rbH|o 8 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#A/jGv^ {
~<eiWDf return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
`rcjZ^n }
H;CGLis } 6KL 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:
6xOR,p>E z~W@`'f template < typename T1, typename T2 >
jv7zvp struct result_2
Md~mI8 {
7}#vANm typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Jk~T.p?tF } ;
"pH+YqJ$ qB&*"gf 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?
;EJ6C#}
>7 这个差事就留给了holder自己。
7~65 @&P> BBx"{~ s 2$R2, template < int Order >
0s8S`hCn> class holder;
SUx0!_f*R template <>
E8nqExQ class holder < 1 >
tQ/w\6{ {
QL)UPf>Kp public :
'5Y8 rv< template < typename T >
-py.YZ struct result_1
f;b(W {
toCN{[ typedef T & result;
>Kr,(8rA } ;
z(m*]kpL" template < typename T1, typename T2 >
vSX
6~m struct result_2
}C'z$i( y {
6>"0H/y, typedef T1 & result;
lDH0bBmd0 } ;
h!Ka\By8# template < typename T >
ve.4""\a typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
qmK!d<4 {
l5R H~F return (T & )r;
%'>. R }
$a-~ozr`C template < typename T1, typename T2 >
YgDgd\ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
T#( s2 {
S)~h|&A( return (T1 & )r1;
D( _aXy }
"qF&%r' } ;
^fx9R5E$: e88JT_zrO template <>
/M#A[tZ3 class holder < 2 >
'*T7tl {
z><JbSE? public :
E u@TCw8@ template < typename T >
>GjaA1, struct result_1
FVSz[n {
8Yj(/S3y typedef T & result;
<Ei|:m } ;
We9mkwK7C template < typename T1, typename T2 >
bH=5[ struct result_2
`$i`i 'S {
(YR] X_ typedef T2 & result;
o`#;[
} ;
%xg"e
O2x template < typename T >
!qcR5yk`2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
R1SEv$ {
8U8"k return (T & )r;
Y,0O&'> }
B@F 1!8l
template < typename T1, typename T2 >
D8h~?phK typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
r^@*Cir {
3*;{C|]S return (T2 & )r2;
weu'<C }
@^P=jXi< } ;
~U^0z|. #v v
k7 -_2=NA?t 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> >。
4];NX 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
h)YqC$A-s 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
q<7Nz]Td YsTfv1~z# return l(i, j) = r(i, j);
zX5p'8- 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
d8x$NW-s O" z=+79q return ( int & )i;
;bZ)q return ( int & )j;
J|I|3h<T 最后执行i = j;
S'A~9+ 可见,参数被正确的选择了。
MVTU$
65 1.';:/~( ck Tnb u?aq'
"t B0YY7od 八. 中期总结
Fc nR}TE 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:
Ck[Z(=b$$: 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
9@S
icqx
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
oACE:h9U 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
#<?j784 7{b|+0W :Z/ig% a|fyo#L ;`xu)08a mp5]=6~:m 九. 简化
O4}cv 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。
E2\)>YF{P 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
mB!81%f%| 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:
yP"_j&ef7 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
is`a_{5e= +-*/&|^等
?$o8=h 2. 返回引用。
Jw86P= =,各种复合赋值等
Nl(Aa5:! 3. 返回固定类型。
c
shZR(b 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
l,d8%\ 4. 原样返回。
ZkK +?:9 operator,
`yxk
Sb 5. 返回解引用的类型。
?n_Y_)9 operator*(单目)
W58\V 6. 返回地址。
Xe%n.DW m operator&(单目)
8HWY]:|oh 7. 下表访问返回类型。
$i3/||T,9 operator[]
9J1&g(?>- 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
U2K>\/ -~ operator<<和operator>>
t%=ylEPW *rqih_j0 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
)\s:.<?EQ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
9t)t-t#P; @4&sL] (q template < typename Left >
CwT52+Jb struct value_return
{UwJg {
s~TYzfA template < typename T >
KR z\ct| struct result_1
i1sc oxX3\ {
U"ga0X5 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
M ,<%j } ;
*FqNzly yJgnw6>r2 template < typename T1, typename T2 >
"3!4 hiU9 struct result_2
m6JIq}CMb {
z? cRsqf typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
}]f)Fz } ;
.&L#%C } ;
0tl *ZY{^f 3<Cd>o. 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
M.t5,NJ T%ha2X= 下面我们来剥离functor中的operator()
/ P{f#rV5 首先operator里面的代码全是下面的形式:
ZL@7Mr!e )ll}hGS return l(t) op r(t)
MEo+S return l(t1, t2) op r(t1, t2)
lv{Qn~\y& return op l(t)
) .#,1 return op l(t1, t2)
(I\aGGW return l(t) op
:yO)g]KF return l(t1, t2) op
Q PGssQR6 return l(t)[r(t)]
HeR-;L return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
6g<JPc <Q%o}m4Kt 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
! 5[?n3 单目: return f(l(t), r(t));
?Bk"3{hl return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
m-;u]X=a 双目: return f(l(t));
n /rQ*hr return f(l(t1, t2));
mWO=(}Fb\ 下面就是f的实现,以operator/为例
bk"` hq -BB 5bsjA struct meta_divide
JSO>rpO {
dmf~w_(7 template < typename T1, typename T2 >
N=|w]t0*yc static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
siOeR@>X {
`oq
3G } return t1 / t2;
8;+t.{ }
-B@jQg@
> } ;
ncu>
@K$n Y5(`/ 这个工作可以让宏来做:
\alRBH qE xOZ?zN #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
/X8b=:h template < typename T1, typename T2 > \
}!B<MGBd static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
C[wnor! 以后可以直接用
iT
IW;Cv DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
"< [D1E\ 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
Tqm9><!r (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。。。)
M a_! 1Y ^@jOS{f l Oq|pd7fcgm 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
cITQ,ah CK.Z-_M template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
AEEy49e class unary_op : public Rettype
|f`!{=? {
I_N"mnn@Nr Left l;
lOYwYMi public :
dpTap<Noby unary_op( const Left & l) : l(l) {}
I'J=I{p* /I: d<A template < typename T >
~!Onz wmO typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^${-^w@,%V {
011 _(v return FuncType::execute(l(t));
O4(
Z%YBe }
<y~`J`- Lt=#tu&d template < typename T1, typename T2 >
Cm>8r5LG typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
U<o,`y[Tn {
00<iv"8 return FuncType::execute(l(t1, t2));
wgI$'tI }
~/
"aD } ;
q}(UC1| 6\'v_A
O >b<br 同样还可以申明一个binary_op
Z+Z`J;
, <L:v2 8c template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
6`F_js.a class binary_op : public Rettype
{8b6A~/ {
!t[X/iu Left l;
`N2zeFG Right r;
4uDz=B+8y public :
c1e7h l binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
U
= T[-(:H sL[,J[AN; template < typename T >
4l[f}Z typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5jkW@ {
9KD2C>d< return FuncType::execute(l(t), r(t));
7?B]X% }
BxlpI[yWq k1B7uA'h"G template < typename T1, typename T2 >
O!uX:TE|Q typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5(TI2,4 {
_?`3zm4 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
vhdT"7`U }
%vn rLt$ } ;
fE7[Sk f+ J<sk ;V`~'357% 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
C %y AMQ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
OfY>~d DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
N',]WZ} 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。
yn4Xi@9Pri 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
eH79,!=2 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。。。
%xkqiI3Ff 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
P4ot,Q4 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)
Y{um1)k 下面是修改过的unary_op
0Tg/R4dI LWf+H 4iZ} template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
yD5T'np<4 class unary_op
+-`Q}~s+ {
W<k) '| Left l;
kLADd"C j{S\X'?
public :
KZ;U6TBiB aFd
, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
<86upS6 JrS/"QSA template < typename T >
X~%Wg*Hm struct result_1
0 UjT<t^F {
&c?-z}=G typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
\MX>= } ;
HrWXPac
A 3mpEF<z template < typename T1, typename T2 >
Fg`r:,(a struct result_2
GfPe0&h {
Ku 56TH!Py typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
&2#<6=} } ;
Kx$?IxZ V=\&eS4^" template < typename T1, typename T2 >
+X"TiA7{j typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6e/ 2X<O {
~@MIG return OpClass::execute(lt(t1, t2));
[Gy sx }
BX2&tQSp ;sCX_`t0E template < typename T >
Cm(Hu typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
y!
7;Z~" {
'I*F(4x return OpClass::execute(lt(t));
(\,mA-%E }
Vad(PS0 ~Og'IRf } ;
IiS1ubNtZ :n{rVn}G @ U:WWTzf 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
sw8Ic\vT 好啦,现在才真正完美了。
wzT+V, 现在在picker里面就可以这么添加了:
__'Z0?.4# F2OU[Z,-] template < typename Right >
*cq#>rN picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
ZXe[>H {
b]Oc6zR,,~ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
}a-ikFQ] }
<`~]P$ 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。
"EQ}xj h$4V5V x(}@se y @h^ 3zMmpeq 十. bind
6D_4o&N 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。
<o^mQq& 先来分析一下一段例子
OA&N WAm4 ?^5W.`Y2i 9O~1o?ni int foo( int x, int y) { return x - y;}
D?8t'3no bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
5/>G)& bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
%[&cy' 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。
y/4 4((O 我们来写个简单的。
64o`7 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Td
X6<fVV 对于函数对象类的版本:
>LwAG:Ud -P@o>#Em template < typename Func >
qeH#c=DQ struct functor_trait
?(;ygjyx {
)u'oI_ typedef typename Func::result_type result_type;
.ikFqZ$$ } ;
pi3Z)YcT 对于无参数函数的版本:
w~&bpCB! Kx ?}%@b template < typename Ret >
x!]ZVl] struct functor_trait < Ret ( * )() >
hRtnO|Z6 {
L'z;*N3D typedef Ret result_type;
6EP5n } ;
qA
Jgz7=c 对于单参数函数的版本:
=DGaK0n f.Q?-M template < typename Ret, typename V1 >
0'c<EJ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
=HYMX"s {
d\'M ~VQ typedef Ret result_type;
rS{Rzs^@ } ;
b>&kL 对于双参数函数的版本:
FV! 64hr|v template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
-Y2h vC struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
'R,1Jmx {
`61VP-r typedef Ret result_type;
M@
! {m } ;
(*^_wq-; 等等。。。
/ QSK$ZDC 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
;'p X1T 8 mV`|2> template < typename Func >
>=r094< struct func_return
aG`G$3 _wx {
) l0=jb template < typename T >
j;J4]]R;o struct result_1
=/Vr,y$ {
>eW HPO typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
gj$gqO`B } ;
hdfNXZ{A" .ye5;A} template < typename T1, typename T2 >
@1^iWM j struct result_2
gy_n=jhi+ {
d+ql@e ] typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
/$/\$f$ } ;
xa5I{<<U } ;
D.)R8X ,hYUxh45 ^A;v|U 最后一个单参数binder就很容易写出来了
b"/P [;h@q} template < typename Func, typename aPicker >
HVh+Zk class binder_1
mY
|$=n5X {
zA\DI]:+ Func fn;
%(,JBa:G aPicker pk;
<?2[]h:wp public :
s{Ryh.IyI 0Eo*C9FP~ template < typename T >
57%:0loW struct result_1
*-ZJF6 {
!H~G_?Mf\O typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
0waQw7
E } ;
[1G4he% Mp7r`A,6 template < typename T1, typename T2 >
Y[
a$~n^:n struct result_2
ceyZ4M {
CP["N(fF typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
bUU_NqUf*3 } ;
xud =(HLl f.,S-1D]h binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
eiJ $}\qJL =uMoX
- template < typename T >
L&. 9.Ll typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
E{(7]Wri {
pN1W|Wv2 return fn(pk(t));
<Mxy&9}ic }
`:R8~>p template < typename T1, typename T2 >
B
,e3r typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
AdKv!Ta5b {
s@K|zOx return fn(pk(t1, t2));
ko=vK%E[ }
OqHD=D[ } ;
wRi!eN? -]A,SBs sMs 0*B-[ 一目了然不是么?
8! pfy" 最后实现bind
j@&F[ r "b|qyT* Sl qMmh2a& template < typename Func, typename aPicker >
yI)~- E. picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
OF2*zU7M {
mj{TqF return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Vj2]-]Cm }
(wo.OH |9@?8\ 2个以上参数的bind可以同理实现。
>#)^4-e 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
!QSL8v@c :BNqr[=b 十一. phoenix
Y'DI@ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Z ZX|MA! /!P,o}l7 for_each(v.begin(), v.end(),
F
MHpa (
K.JKE"j)d do_
%f*8JUE16 [
?qO_t;:0> cout << _1 << " , "
Dc}-wnga ]
q~T*R<S .while_( -- _1),
!Hr~B.f7 cout << var( " \n " )
&?#V*-;^ )
'[I?G6 );
69p>?zn OtBVfA:[ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
g;UB+Y 247 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
%8DU}}Rj operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
\h!%U*!7{ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
T9}G:6 9NBFG~)|l[ tux/@}I template < typename Cond, typename Actor >
6:fe.0H9 class do_while
to|O]h2*U2 {
O>IY<]x>L Cond cd;
`gDpb.=Y Actor act;
J4;w9[a$ public :
SRRqIQz template < typename T >
9l]+rs+ struct result_1
(1^AzE%U+Z {
X6)-1.T& typedef int result_type;
;%0$3a } ;
&z+nNkr?yN +? E~F do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
6k|o<`~, *%=BcV+, template < typename T >
|a*VoMZ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
bqWo*>l {
LPc)-t|p" do
&5h{XSv {
o:W>7~$jr= act(t);
Ej~vp2 }
c>6dlWTqX while (cd(t));
G3
rTzMO return 0 ;
YC8wo1;Y! }
J<'[P$D } ;
lmi,P-Q z"Miy ~:'tp28? 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
;wK; 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
>E;kM
B 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
ZVs]_`(+ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
{p[{5k 0 下面就是产生这个functor的类:
WXV (R,*Tc
c@7d4Jz %IL]
Wz< template < typename Actor >
aMe]6cWHV> class do_while_actor
]V0V8fU| {
,R#pQ
4 Actor act;
8Wqh 8$ public :
K|,P do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
$P&{DOiKS #.L9/b(
template < typename Cond >
(0dy,GRN picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
ABb,]% } ;
LeRyS] 3`.*~qW Z}#'.y\ f 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
zisf8x7^W 最后,是那个do_
KSDz3qe b+Sq[ VwvL class do_while_invoker
`?f6~$1 {
+O"!* public :
)O\w'|$G template < typename Actor >
QxS]6hA do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
w"ZngrwBl {
ndg1E;> return do_while_actor < Actor > (act);
SQ'\K d= }
VzD LG LH } do_;
E:vgG|?? H1>~,zc>E 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
[$M=+YRHMW 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
K)b@,/ 5 最后来说说怎么处理break和continue
!ij
R 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。
0Xo>f"2<f 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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