一. 什么是Lambda
RqRyZ*n 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
pQ yH` 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,
R1NwtnS GP;UuQz &1$|KbmV4 Y<9]7R(\; class filler
UZb!tO2 {
d0 qc%.s public :
^A' Bghy void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
YB3?Ftgw } ;
_omz74 \2NT7^H# N(=\S: 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
19 <Lgr +N:=|u.g eL{6;.C LQ3J$N for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
^muPjM+D |tqYRWn0 NG?- dkD 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
bbxo!K
m" )ME'qA3K 2!;U.+( "E}38 二. 战前分析
l"app]uVZ 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。
C}8 3t~Q 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
k~HS_b*]d gtlyQ
_V
-
j_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
7o4B1YD /* --------------------------------------------- */
pA?2UZ vector < int *> vp( 10 );
w~l%xiC transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
@]xHt&j /* --------------------------------------------- */
drK &
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
,R2;oF_ /* --------------------------------------------- */
MZK%IC> int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
ZAa:f:[#f /* --------------------------------------------- */
KW-g $Ma for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
wwVg'V; /* --------------------------------------------- */
>[a&,gS for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
fe$O Pl~ 2JX@#vQ4 D~LU3#n VSW"/{Lp 看了之后,我们可以思考一些问题:
Zz@wbhMV 1._1, _2是什么?
bFtzwa5Gc 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。
J'#R9NO< 2._1 = 1是在做什么?
vD'YLn%Q 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。
qF57T>v| 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。
)9'Zb`n do&0m[x% _5&LV2 三. 动工
UcxMA%Pw7$ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
>nOzz0, +!Lz]@9K !(>yB;u Egr'IbB template < typename T >
Kb,#Ot class assignment
7zEpuw {
NQ qq\h T value;
Q3|I.I e public :
lJ/{.uK assignment( const T & v) : value(v) {}
h(MS>= template < typename T2 >
MR-cO Pn T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
=VOl
* } ;
c?XqSK`',Z T,SCK^ PuoN<9 # 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
ZKco 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
_ pKWDMB$z m.DC JDj^7\` $3D#U^7i class holder
f%cbBx^; {
IM9P5?kJ
? public :
SlojB ^% template < typename T >
V07? sc< assignment < T > operator = ( const T & t) const
1H]E:Bq {
B#Z-kFn@ return assignment < T > (t);
]n$&|@ }
9_I#{? } ;
QLum=YB (D
<o=Q fS?fNtD6< 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:
Od@<L #7yy7Y5 static holder _1;
SE<hZLd" Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
8j<+ '
R 9o|#R&0 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\B1<fF2 而不用手动写一个函数对象。
?QfomTT !|`vW{v +KKx\m* K}1eQS&$a 四. 问题分析
M+Jcgb] 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
9&p;2/H 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
*&sXC@^@^ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
T_1p1Sg 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
gg}^@h&? 下面我们可以对这几个问题进行分析。
{_<,5)c }$T!qMst{ 五. 问题1:一致性
?~#{3b 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?|
'p:L"L}Q? 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
aq<QKnU hDc)\vzr struct holder
[tY+P7j9) {
GYM6 ` //
[5O` template < typename T >
k>;a5'S T & operator ()( const T & r) const
I7/X6^/} {
/'g"Ys?3 return (T & )r;
UZ}>@0 }
UOtrq=y } ;
EU@XLm6 )}i;OLw- 这样的话assignment也必须相应改动:
Q1(6U6L jYi{[** template < typename Left, typename Right >
iJD_qhd7 class assignment
6*r3T:u3 {
Q($aN- Left l;
2lm{: tS Right r;
*2tG07kI public :
Gaxa~?ek assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
a{%]X('; template < typename T2 >
!ii'hwFm$ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
oHI/tS4
_ } ;
]psx\ZMa Jb4A!g5C 同时,holder的operator=也需要改动:
UZq1qn@+ *)H&n>"e template < typename T >
Vn1hr;i] assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Wr+1G 8 {
d[Lr`=L; return assignment < holder, T > ( * this , t);
,)JSXo }
7TN94@kCF t4E= 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。
N2_9V~! 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
h]z>H~.<* Jxy94y* return l(rhs) = r;
b 7%O[ 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。
N>J"^ GX 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
~0~f OK"B`* template < typename Tp >
,J0BG0jB^u class constant_t
wRi` L7 {
j/9Uf|z-_ const Tp t;
K@PQLL#yJp public :
:x<'>)6 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
xjDV1Xf* template < typename T >
x3>PM]r(V const Tp & operator ()( const T & r) const
1~#2AdG {
g~AOKHUP return t;
E-_Q3^ }
/kY|PY } ;
@^';[P! 5V{zdS= 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
/Xds+V^Z 下面就可以修改holder的operator=了
SdTJ?P+m s
s*% 3<
template < typename T >
l[EjtN assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
MXj7Z3 {
rHWlv\+Nn return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
pwvcH3l/r }
'~ {x n Lz9t9AoB 同时也要修改assignment的operator()
Q< q&a8~ "x*5g*k template < typename T2 >
k'K&GF1B T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
dw
v(8 现在代码看起来就很一致了。
!L#>wlX) >_4Ck{^d# 六. 问题2:链式操作
V~uH)IMkh7 现在让我们来看看如何处理链式操作。
E\(dyq/ 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。
6DFF:wrm& 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。
BWct0= 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。
p(F}[bP 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
wf<=rW' O,kzU,zOs template < typename T >
cv b:FK struct result_1
hK,e<?N^ {
w<hw>e^. typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
V2I"m } ;
lKMOsr@l aF9p%HPDw 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:
{1Z`'.FU &_^t$To template < typename T >
.
_5g<aw; struct ref
<J`",h {
TRl,L5wd-? typedef T & reference;
#-_';Er\ } ;
U9[
&ci template < typename T >
k|$08EK $ struct ref < T &>
>Q$, } `U; {
4E`y*Hmzy+ typedef T & reference;
3Ms`
ajJ } ;
I]"wT2@T;7 s:y~vd(Vi 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
KVVo_9S' (3DjFT3
w template < typename T >
Lbka*@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
I6x {
HWJ(O/N return l(t) = r(t);
3iHUG^sLW }
hlpi-oW` 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
iyF~:[8 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
mTcop yp SO#NWa<0| 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
i+$G=Z#3E _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
BitP?6KX _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
k !S0-/h +5 调用divide的对象返回一个add对象。
R\%&Q| 最后的布局是:
2nW:|*:/p6 Add
3[g%T2&[ / \
S <C'#vj Divide 5
p&SxR}h / \
4aAuE0 _1 3
d%:B,bck 似乎一切都解决了?不。
Jhclg0q 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。
j {w'#x, 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。
B>&Q]J+R 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:
uT'}_2=: x=g=e
<_ template < typename Right >
RKu'WD?sdH assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
2sj[hI Right & rt) const
I%]~]a {
jN\} l|;q return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
}pJ6CW }
3BuG_ild 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
_d#1muZ?p| 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。
WgxGx`Y) 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
'?Mt*%J@=$ 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。
poZ04Uxo> 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。
zW^_w&fd^j 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?
^gb3DNV~y 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:
G_GV [?3]+xr: template < class Action >
uD=i-IHT class picker : public Action
(yjx+K_[ {
&b[.bf public :
xV&c)l>} picker( const Action & act) : Action(act) {}
\K$9r=!( // all the operator overloaded
_i_^s0J } ;
g.wp
}fz |JZ3aS Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
v~f_~v5J! 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
aDrF"j D00I!D16 template < typename Right >
B?BB picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
00Tm]mMQX {
kvWP[! j?) return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
k3F*D }
~*OQRl6F r5U[jwP Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
L *a:j 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
[{]/9E/& 5K_KZL- template < typename T > struct picker_maker
P9Yee!*H {
CH!>RRF typedef picker < constant_t < T > > result;
dNH6%1(s]0 } ;
VRuY8<E template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
bC_qoI< {
O$F<x, typedef picker < T > result;
mlq+Z#9 } ;
Akar@ wh h(q,-')l_ 下面总的结构就有了:
z+ch-L^K4 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。
}V20~ hi 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。
c/:d$o- picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
;DQ{6( 至此链式操作完美实现。
W7bA#p( asDk@Gcu {y5v"GR{YM 七. 问题3
eIZ7uSl 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
yQAW\0` Y nD_:ZK template < typename T1, typename T2 >
v:2*<; ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
DhN{Y8'~ {
s(~tL-_ K return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
m2%OX"# e }
B|\pzWD%
rG#o*oA 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
)uj:k*`) C[E[|s*l template < typename T1, typename T2 >
DGR[2C)@N struct result_2
8>U{>]WG {
\<cs:C\h7 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
v[k;R } ;
ZGILV UH8q:jOi 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
pD^7ZE6 这个差事就留给了holder自己。
WJ%4IaT ~3f`= r3/.
fP+RuZ template < int Order >
+<l6!r2Z class holder;
6wIo95` template <>
]2:w?+T class holder < 1 >
Ptt {
(d9G` public :
54X=58Q template < typename T >
'?j[hhfB- struct result_1
;kW+ {
f*Z8C9) typedef T & result;
OTgctw1s } ;
UY(pKe> template < typename T1, typename T2 >
Ijg//= struct result_2
*Sd}cDCO% {
49('pq?D typedef T1 & result;
jN3K=
MA } ;
^{<!pvT template < typename T >
3shRrCL0mf typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
}da}vR"iL {
Eo\pNz#) return (T & )r;
)6~s;y! }
[h5~1N template < typename T1, typename T2 >
bcM65pt_C typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
rI'kGqU {
Zqo return (T1 & )r1;
o\TXWqt }
/$EX-!ie } ;
$,b1`* g1!ek template <>
Rcn6puZt class holder < 2 >
`, lnBP3D" {
wBuos}/ public :
u&M:w5EM template < typename T >
+'-i (]@!' struct result_1
6dH> 0l {
hFW{qWP typedef T & result;
J!\Cs1!f } ;
]'.D@vFGO template < typename T1, typename T2 >
Kia34 ~W struct result_2
DB=^Z%%Z {
}s@
i typedef T2 & result;
+.czj,Sq } ;
j1Ns|oph1 template < typename T >
bjL8Wpk typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
a)o-6 {
B;vpG?s{9 return (T & )r;
MvCB|N"qy }
xYLTz8g= template < typename T1, typename T2 >
[=EmDP:@ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
=qJlSb {
No\3kRB4bi return (T2 & )r2;
qUSy0SQ/l }
b41f7t= } ;
x(]Um! 5~R1KjjvA _c z$w5` 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> >。
s)A=hB-V 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
-X]?ql*%` 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
F.Sc2n@7- .or1*-B K return l(i, j) = r(i, j);
RJ+["[k 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
za,JCI -:V0pb return ( int & )i;
hifC.guK return ( int & )j;
*3!#W|#=]N 最后执行i = j;
6f'THU$ 可见,参数被正确的选择了。
^~7/hm: j^T
i6F>f r%uka5@ #5%\~f FJ+n-
\ 八. 中期总结
VF bso3q<j 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:
2(i@\dZCb< 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
} %bP9 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
(teK0s;t5k 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
mS9ITe
M Z,"f2UJ #dj,=^1_14 d69synEw>k W#bOx0 xf7_|l 九. 简化
nB9(y4 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。
WJ&a9]&C 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Z.%0yS_T 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:
P+Q}bTb8 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
OpLo[Y\ +-*/&|^等
lJJ`aYDp 2. 返回引用。
!+)5?o =,各种复合赋值等
v.!e1ke8D* 3. 返回固定类型。
Q/%]%d 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
0s72BcP 4. 原样返回。
V |hr 9 operator,
-Q MO*PY 5. 返回解引用的类型。
GlOSCJZ operator*(单目)
KBg5_+l 6. 返回地址。
QFg{.F?3q> operator&(单目)
<HfmNhI85( 7. 下表访问返回类型。
<- (n48 operator[]
\sEH)$R' 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
6
=H]p1p~O operator<<和operator>>
L;i(@tp|v IJk<1T7:(W OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
2uzy]faM 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
>$:_M*5 nJ|M template < typename Left >
08qM?{zo^ struct value_return
-%ftPfm {
F T$x#> template < typename T >
0x2[*pJ|IW struct result_1
1EHL8@.M {
"KKw\i typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
O"ebrv } ;
>|rU*+I` V'8Rz#Gc5 template < typename T1, typename T2 >
}G ^nK m struct result_2
FT
Ytf4t {
% pQi}x typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
43s8a } ;
)ZMR4U$+v } ;
9CFh'>}$ :;URLl0 *[+{KJ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
nU,~*Us *q*$%H 下面我们来剥离functor中的operator()
eE5j6`5i 首先operator里面的代码全是下面的形式:
h1+y.4
NRMEZ\*L return l(t) op r(t)
B'hN3. return l(t1, t2) op r(t1, t2)
D}OhmOu3 return op l(t)
VJSkQ\KD return op l(t1, t2)
x0||'0I0 return l(t) op
(b"kN( return l(t1, t2) op
=3EE-%eF! return l(t)[r(t)]
?#lHQT return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
xs^wRE_ <"@5. f1"Y 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
6$&%z Eh 单目: return f(l(t), r(t));
-u^f;4|u return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
sf Zb$T
J 双目: return f(l(t));
>^GAfvW return f(l(t1, t2));
"V<WC" 下面就是f的实现,以operator/为例
NArr2o2 <N8z<o4rku struct meta_divide
F13vc~$Ky {
?D+H2[n\a
template < typename T1, typename T2 >
_BI[F
m static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
9cQ;h37J> {
'3iJ q9 return t1 / t2;
2.
f8uq }
W=I~GhM } ;
Wrf+5 ;,, 4l@aga 这个工作可以让宏来做:
JOo+RA5d Q#lFt,.y #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Huc|HL#C template < typename T1, typename T2 > \
Vx%!j& static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
V?- ]ZkI 以后可以直接用
num2HtU&% DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
oC}2 Z{ 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
L}VQc9"gc (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。。。)
^+O97<#6C B=HEi\55K "h:#'y$V 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
hu5o{8[ ~_|CXPiQ8 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
`k-|G2 class unary_op : public Rettype
a,eEP43dn {
h|.{dv Left l;
!X\aZ{}Q public :
\xKhbpO~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
5Un)d<!7&u y3ST0=>j} template < typename T >
wPvYnhr|G- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`S|T&|ad0 {
bO+e?&vQ% return FuncType::execute(l(t));
LY2QKjgP }
[6CWgQ%Ue CcZM0 template < typename T1, typename T2 >
@c=bH>Oz typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Yb?(Q% {
bd&Nf2 return FuncType::execute(l(t1, t2));
H^JFPvEc }
KeWIC,kq } ;
Ee^>Q*wahw zYEb#*Kar <f;Xs( 同样还可以申明一个binary_op
|N0RBa4% {2LG$x-N% template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
[bjP-pX class binary_op : public Rettype
r85j/YK {
.xe+cK Left l;
o`.5NUn Right r;
%$F_oO7" public :
X<d`!,bn@
binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
[0H]L{yV .[o`TlG% template < typename T >
yGC3B00Z typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$1n\jN {
$*C'{&2 return FuncType::execute(l(t), r(t));
:Fi$-g }
%t%D|cf `.F3&pA template < typename T1, typename T2 >
#@<L$"L typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pDt45 {
g:?p/L return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Ph17(APt,Q }
-+WE9 } ;
'~E=V:6 c\VD8 : tJpK/"R' 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
0W ,.1J2* 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
ddEV@2F DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
hs<OzM
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
0F<$Zbe2B 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
qcoTt~\ 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。。。
;rC< C 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
$spk.j 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
Wux[h8G
下面是修改过的unary_op
!JbWxGN`jn -_irkpdC[ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
qP72JxT class unary_op
/|8/C40aY {
<X ([VZ Left l;
z0?IQzR^T zE?@_p1gei public :
9lB$i2G>Zw Wo~;h(6 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
g1&q6wCg| > mEB, template < typename T >
vvF]g., struct result_1
lMe+.P| {
S^nI=HTm typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
>~})O&t } ;
;Mz7emt \`-a'u=S template < typename T1, typename T2 >
_z53r+A struct result_2
j7b 4wH\# {
Xn%O .yM6 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
n7L|XkaQ } ;
4MP8t@z TiD|.a8S template < typename T1, typename T2 >
1B~[L 5p9 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5?|yYQM0tK {
hx8. return OpClass::execute(lt(t1, t2));
!CR#Fyt+9 }
B[fbP rM )^m"fQ+ template < typename T >
R+tQvxp# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Rl n% Y {
eDsc_5I return OpClass::execute(lt(t));
;8yEhar }
FMz>p1s|dK 'EG/)0t` } ;
#1Iev7w c N~F32< FLLfTkXdI 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
d bHxc@H 好啦,现在才真正完美了。
L4v26*P 现在在picker里面就可以这么添加了:
J6Nhpzp &[_D'jm+S0 template < typename Right >
U|+c&TY picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
S%3&Y3S {
fiW2m=h_ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
6/&|)gW', }
!G;|~|fMV 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。
]4]AcJj t_id/ d?N[bA
MC%!>,tC *`V r P 十. bind
R[}fr36>/ 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。
<STE~ZmO 先来分析一下一段例子
4f'!,Q ; YtA<4XHU # aIV\G int foo( int x, int y) { return x - y;}
t]8nRZ1 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
,y gDNF bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
a2B9
.;F 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。
EOo,olklC 我们来写个简单的。
LKYcE;n 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
L@`:mK+; 对于函数对象类的版本:
eJE!\ucS2W l4\ !J/df template < typename Func >
k<y~n*{_ struct functor_trait
1Sd<cOEd {
pI(
H7 ( typedef typename Func::result_type result_type;
- @t L]] } ;
;OSEMgB1 对于无参数函数的版本:
vCn\_Nu;W& ~=?^v[T1 template < typename Ret >
d Y`P struct functor_trait < Ret ( * )() >
t(xe*xS {
[@/s! i @ typedef Ret result_type;
e)aH7Jj# } ;
.7> g8 对于单参数函数的版本:
bZu2.?{ tkW7wP; template < typename Ret, typename V1 >
9!s)52qt struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
.Zr3!N.t {
,D\}DJ`)C typedef Ret result_type;
"=yz}~, } ;
kyr=q-y 对于双参数函数的版本:
D;6C2>U~L ](>YjE0 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
hHyB;(3~ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
3V3 q
vd {
.cB>ab& typedef Ret result_type;
xmHW,#%ui\ } ;
Dw.Pv)'$ 等等。。。
;$FMOMR 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
3W}qNY;J [#+klP$ template < typename Func >
+ De-U. struct func_return
jm,:jkr {
v-}B
T+ template < typename T >
6o~g3{Ow struct result_1
g|5cO3m0' {
C5=m~ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
=Q4Wr0y><] } ;
`Wp y6o wc?YzXP+ template < typename T1, typename T2 >
!qTP struct result_2
!}=#h8fv {
fcw/l,k9 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
\:E=B1 } ;
h&z(;B!;y. } ;
U[NQ" *ch7z|wo. G@rV9 最后一个单参数binder就很容易写出来了
fT5vO.a
.cs4AWml< template < typename Func, typename aPicker >
SeBl*V class binder_1
4_ kg/ {
o(g}eP,g} Func fn;
=/(R_BFna aPicker pk;
wSG!.Ejc7 public :
J1Oe`my lSBu,UQP template < typename T >
r_pZK(G% struct result_1
)V9wU1. {
nS]Ih 0(K typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
QaSRD/,M } ;
bH.f4-.u>) fn Pej?f: template < typename T1, typename T2 >
5wbR}`8 struct result_2
q=;U(,Y {
`]5 t'Ps typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
7kmd.< } ;
`9nk{!X\ AP0z~e binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
X9o6} %Y )u.%ycfeV template < typename T >
:@^T^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.{"wliC2 {
E*VOyH2[ return fn(pk(t));
`$ZBIe/u }
h4=7{0[ template < typename T1, typename T2 >
3j/~XT typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#%.fsJNA$ {
q!<n\X3]u return fn(pk(t1, t2));
j Kp79]. }
:nxBM#:xu } ;
hf5+$^RZ @MfZP~T+ ML:H\ 一目了然不是么?
APq Yf<W 最后实现bind
Qp~3DUM B0m2SUC,H &cT@MV5 template < typename Func, typename aPicker >
`bjPOA(g picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
CB>*(Mu {
"\rR0V!wA return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
E6clVa }
_dwJ; j`2 Y#rd'
8 2个以上参数的bind可以同理实现。
y
hNy 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
IV|})[n* c:`CL<xzU 十一. phoenix
gS.,V!#t Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
? ;$f"Wl 73kI%nNB for_each(v.begin(), v.end(),
5]Y?NN,GR (
o=Ia{@ do_
$zJ!L [
!Er)|YP cout << _1 << " , "
DUvF ]
SAokW, .while_( -- _1),
Tr"Bz! cout << var( " \n " )
EsjZ;D,c( )
#~`d
;MC );
TH? wXd\ C*Wyw]:r 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
AQgm]ex< 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
t`'5| operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
mZ#h p}\. 那么我们就照着这个思路来实现吧:
b$=c(@] -02.n}u> !">EZX template < typename Cond, typename Actor >
j&Y{
CFuZ class do_while
lBNB8c0e"{ {
.t$1B5 Cond cd;
"T' QbK0 Actor act;
[ Ru( H public :
0;2ApYks template < typename T >
Ex4)R2c* struct result_1
a5uBQ? {
]w~ECP(ap typedef int result_type;
[}Y_O*C ! } ;
1NQU96 eRB
K= X do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
"eR-(c1 !t|2&R$IQ template < typename T >
MbyV_A`r_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
zC>zkFT>H {
k1Sr7| do
{1[f9uPS {
zQx6r
. act(t);
}W5~89" }
I$JyAj while (cd(t));
_E4_k%8y return 0 ;
a`8svo;VUO }
(\CH;c-@ } ;
jF|LPWl koy0A/\% cD]#6PFA 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Z2&7HTz 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。
Ed>n/)Sm 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。
|!uC [= 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。
:\"g}AX 下面就是产生这个functor的类:
IS%e5 K<?[^\ $c7Utms template < typename Actor >
%Hy. class do_while_actor
* a@78&N {
G u#wH Actor act;
=7Sw29u< public :
k;pU8y6Y do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Hw%lT}[O ZBXn&Gm template < typename Cond >
0oo*F picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
s+&iH } ;
vze|*dKS qWb 8" {|R +|ow 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
la89>pF 最后,是那个do_
h3z9}' smat6p[ A5%cgr% 6 class do_while_invoker
xZ>@wBQ {
0<42\ya public :
gutf[Ksu template < typename Actor >
'Ad |*~ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
%p
tw=Ju {
[G7S return do_while_actor < Actor > (act);
XA-, }
"In$|A\?E } do_;
hXQo>t-$ |k=5`WG 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Lr<?eWdCwJ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
rwY{QBSf 最后来说说怎么处理break和continue
Z]=9=S|
.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。
>(eR0.x 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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