一. 什么是Lambda
n>@oBG)! 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
zJe#m|Z 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,
f{SB1M @`\VBW (&/2\0QV }VDqj}is class filler
hW{j\@R {
*s@Qtgu public :
DNGvpKY@ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
+`3!I } ;
V_plq6z P[s8JDqu +P.+_7+: 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:
^C2\`jLMY gV&z2S~" +`?Y?L^
J Y*mbjyt[?X for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
ge]STSM0n7 hiNEJ_f SG6sw]x 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
j*~T1i ySI~{YVM VfT*7_ Mq';S^ 二. 战前分析
AwQ?l(iZ"p 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。
%Uz(Vd#K 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
bn
|zl!Pq R<B7K?SxV~ 7GDHz.IX for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
GhPK-+"X /* --------------------------------------------- */
,3nN[)dk vector < int *> vp( 10 );
OY?y ^45y transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
yf&7P;A /* --------------------------------------------- */
_X@v/sAy sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
/x3/Ubmz~x /* --------------------------------------------- */
{Zp\^/ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
hYawU@R /* --------------------------------------------- */
Ef<b~E@ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
j0@[Br %7 /* --------------------------------------------- */
ca+[0w@S for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
;WldHaZ9r aZ\UrV4, RT%pDym\ fGmT_C0t 看了之后,我们可以思考一些问题:
CbN!1E6). 1._1, _2是什么?
*Q1~S]g 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。
)V!dBl"Gq 2._1 = 1是在做什么?
bXS:x 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。
#r3l[bKK 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。
HF3f)}l$ W_0>y9? 9c JH" 三. 动工
8i?l02 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
.7n\d55a *Vho?P6y\Y .!JVr"8 4
B*0M template < typename T >
OgX6'E\E class assignment
s: 3z'4oX {
+iI&c
s T value;
D-,L&R!` public :
fryJW= assignment( const T & v) : value(v) {}
E= `6-H{ template < typename T2 >
je]}R>[r5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
iDf,e Kk$' } ;
u :F~K Xt#1Qs H{t_xL)k. 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
cHa]xmy%r' 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
t=xOQ8 ntmyNf?; *28pRvY:b `_&Vt=7lG class holder
RxQh2<? {
{W##^L~ public :
X6^},C'E.: template < typename T >
^ :F. assignment < T > operator = ( const T & t) const
S(7ro]U9 {
DS<}@ return assignment < T > (t);
Ux+Q }
I2H6y"pN } ;
~b:Rd{ T6~_Q}6 JAI)Eqqv] 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
aH#l9kCb S/ibb& static holder _1;
M?;y\vS?. Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
+&["HoKg}& b=/curl& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
oHs2L-G 而不用手动写一个函数对象。
.$#rV?7 x|{IwA9 G}9=) #]'rz,E< 四. 问题分析
san,|yrMn 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。
B4]`-mahO 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。
]~\sA 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
qgDRu ]ba 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
}mZwd_cK 下面我们可以对这几个问题进行分析。
LzCw+@-umw WQHd[2Z#e 五. 问题1:一致性
*OyHHq|>q 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?|
T\r@5Xv 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
n6k9~ "? wM|"I^[ struct holder
(#;`"Yu {
%E_b'[8 //
M|] "W template < typename T >
Ka`=WeJ| T & operator ()( const T & r) const
P bQk<"J1 {
PdVfO8- return (T & )r;
9+keX{/c }
v
36%Pj` } ;
(L`j0kPN ;m2<eS`o' 这样的话assignment也必须相应改动:
CSCN['x n>'Kp T9| template < typename Left, typename Right >
<G*nDFWf class assignment
y7^{yS[, {
)TmHhNo Left l;
'fL"txW Right r;
uWrQ&}@ public :
XbQlHfrS assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
u_).f<mUdF template < typename T2 >
{f{ZHi| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
x=#VX\5k: } ;
D?Ux[O zb l
(3bW1{n 同时,holder的operator=也需要改动:
Xj*vh
m%i #A8@CA^d template < typename T >
P/`I.p ; assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
4GB7A]^E {
7L^%x3-|& return assignment < holder, T > ( * this , t);
Xo*DvD }
TYA~#3G) 03j]d&P%d
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。
~l2aNVv; 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
MJ=)v]a WlYs~(=9 return l(rhs) = r;
CwJDmz\tk 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。
Q%-di= 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
R-:fd!3oQ lb:/EUd5 template < typename Tp >
]
7 _`]7p class constant_t
M,5"b+mX[~ {
\qUKP"dr const Tp t;
v)_nWu public :
`~X!Ll constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
" ZX3sfkh template < typename T >
Sc7U|s const Tp & operator ()( const T & r) const
Iz[@^IUx= {
jM:Y'l] return t;
mYU9
trHV }
0
&GRPu27 } ;
6 K-5g/hL BW,mwq 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
iS?42CV 下面就可以修改holder的operator=了
wd/<
8>2X MfmACd^3$ template < typename T >
&x >B assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
q%5eVG {
q:<{% U$ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
N
D<HXO }
a5G/[[cwTV G/v/+oX 同时也要修改assignment的operator()
}(<%`G6N hb{u'= template < typename T2 >
1EyL#;k T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
W0=O+0$^ 现在代码看起来就很一致了。
9!><<7TS MaD3[4@# 六. 问题2:链式操作
3z]+uv+2J 现在让我们来看看如何处理链式操作。
R=Tqj,6 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
4tx|=;@0 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
0 P[RyQI 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
?2Kt'1s# 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
7r{83_B j w* IO template < typename T >
VAC iVKk struct result_1
+1~Z#^{& {
2!Bd2 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
n$[f94d= } ;
DD44"w_9 5Q=P4w!' 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:
Pf F=m' D3c2^r$Z template < typename T >
V)P&Zw struct ref
s
:`8ZBz~ {
Cg616hyut typedef T & reference;
3v")J*t } ;
}$\M{#C~ template < typename T >
"z<azs struct ref < T &>
MC,>pR{ {
u`(-
- typedef T & reference;
=YG _z^' } ;
` gW<M mm5$>
[%U 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
{Q<$Uo6V oy<WUb9W template < typename T >
+I>p !v typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
+ht|N[P {
P00f6 return l(t) = r(t);
6'W [{gzl }
-TZ p
FT" 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。
>]%8Zx[ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
i55x`>]&sb [&*6_q"V 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
>E,U>@+ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
3Oa*%kP+ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
t!K*pM +5 调用divide的对象返回一个add对象。
9dzdrT 最后的布局是:
wDwH.~3! Add
1T)Zh+?)} / \
`m.eM Divide 5
)+H[kiN / \
y&_m4Zw" _1 3
B??J@+Nf 似乎一切都解决了?不。
_hG;.=sr 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。
r ]>\~&?^F 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。
R4Rb73o 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:
,p;_\\< VYw%01# template < typename Right >
IcIOC8WC assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
FecktD= Right & rt) const
5(
_6+'0 {
j6(?D*x return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
,i.%nZw\ }
1qi@uYDug 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
~m*,mz 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。
d1joVUYE 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。
tvd0R$5} 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
vEQ<A<[Z 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
gw _$ 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?
vB!|\eJ 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:
Z X~
_g@
~L7:2weV[ template < class Action >
Gs2p5nL< class picker : public Action
3/JyUh? {
vs6, public :
NcCvm# picker( const Action & act) : Action(act) {}
}`yiT<z // all the operator overloaded
f f 7( } ;
c<#<k}y \M]-bw` 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。
^Y{D^\}, 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:
~Ki`Ze"x H6aM&r9} template < typename Right >
Q:6VYONN picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
ESb
]}c: {
O3V.^_k; return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
D@X+{ }
/XS&d%y E2B>b[ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
j<"nO( 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。
7-_vY[)/ ~:_0CKa! template < typename T > struct picker_maker
YxJD _R {
9N[EZhW typedef picker < constant_t < T > > result;
`B8tmW# } ;
l2hG$idC template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
wcDjg&:=ml {
"8V{5e!%j' typedef picker < T > result;
V,%L~dI } ;
TOLl@p]lU }jSj+* 下面总的结构就有了:
u&QKwD Uh functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
ngi<v6 i picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
7m5Co>NkuK picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
dRvin[R8 至此链式操作完美实现。
(bn
Zy0 + E"[ bXM/2Z?6 七. 问题3
}jF+`!*! 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
6ri\>QrF -Cid3~mX3 template < typename T1, typename T2 >
+Zk,2ri ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^Jp*B; {
0"[`>K~7a8 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
*Dr5O 9Y }
+pqM ^3t|y em2_pq9q 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
M,:Bl} d`Q7"}uZ template < typename T1, typename T2 >
wb"RB
A9 struct result_2
LZ*R[ {
f"&Xr!b.h typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
/&ygi H{^ } ;
}fhHXGK. 0'$p$K 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
?a/n<V ' 这个差事就留给了holder自己。
UEz i*"-v2 ``?6=mO A~lIa$U$b template < int Order >
PI5j"u UO class holder;
@{Py % template <>
TF+
l5fv class holder < 1 >
|kiJ}oy {
EEf ]u7 public :
R_Dc) template < typename T >
iz}sM>^ struct result_1
Uedvc5><t {
\Mi#{0f+q typedef T & result;
#I`ms$j% } ;
[~Hg}-c template < typename T1, typename T2 >
i~qfGl p6) struct result_2
.6T6 S
v {
2Eh@e([PMs typedef T1 & result;
qg,Nb } ;
zXc}W*ymj template < typename T >
`hB1b["( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
k ~6-cx {
rPq<Xb\ return (T & )r;
#w3ru6*W }
{w`:KR6o7 template < typename T1, typename T2 >
[ug,jEH"S typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
nJ3vi}` {
OKwOugi0 return (T1 & )r1;
a5`eyL[f }
}WP-W } ;
|LYKc.xo |9NIGg'n template <>
&+nRIv S_` class holder < 2 >
J l7z|Q S {
H)JS0
G0 public :
=L0fZf template < typename T >
fU*C/ d3 struct result_1
,9/5T: 2 {
Ex($ typedef T & result;
vrrt @y } ;
^GXEJU7U template < typename T1, typename T2 >
Qd8b-hg struct result_2
1
ycc5=. {
|PM m?2^ R typedef T2 & result;
O<,r>b, } ;
,@Z_{,b template < typename T >
Rlc$;Z9K typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
rpU/s@%L {
v}il(w;O return (T & )r;
a[O6YgO }
cNP/<8dq template < typename T1, typename T2 >
0P 5BArJ? typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
kP,7Li\ {
:Z2tig nL return (T2 & )r2;
YQ,tt<CQ }
By)3*<5a_ } ;
P%GkcV %RFYm ch,| 1}bi 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
.S vyj 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
?f2G?Y 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
_ 5\AS+[x
^LO]Z return l(i, j) = r(i, j);
3YTIH2z5 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
x1DVD!0 ~{ _.f@Y`4d return ( int & )i;
-^fzsBL. return ( int & )j;
1~qm+nET\ 最后执行i = j;
d/B* 可见,参数被正确的选择了。
BRtXf0~&p *h,3}\ Dsb(CoWw me'(lQ6^ w#{l4{X| 八. 中期总结
}GRMZh_8 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
7s]Wq6 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
]%XK)[:5_= 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
'?}R4w|) 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
tP]q4i ^-L{/'[8M rsSue_Q p+D=}O b{HhS6<K? Qu_EfmN| 九. 简化
/oDpgOn 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
v!!;js^ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
{"4<To]z 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
P7>IZ >bw 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
|LFUzq>j +-*/&|^等
H0tF 2. 返回引用。
8m7eaZ =,各种复合赋值等
6<76O~hNZ 3. 返回固定类型。
0o;~~\fq. 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
9%TT>2# 4. 原样返回。
f=oeF]=I" operator,
=L16hDk o 5. 返回解引用的类型。
xvO 3BU~2 operator*(单目)
_>Ln@ 6. 返回地址。
{jG.=}/Dk operator&(单目)
AgI > 7. 下表访问返回类型。
HwW6tQ operator[]
U 1F-~{r 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
7%op zdS# operator<<和operator>>
#[,= 1Od(q V(I7*_ZFl OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
O"QHb|j 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
SauHFl8? zkG>u,B} template < typename Left >
3*2I$e!Jt struct value_return
^cb)f_90 {
W2n*bNI template < typename T >
ioWJj.% struct result_1
NE[y|/ {
0&B:\ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
y*(_\\ } ;
Q(blW 8qmknJC template < typename T1, typename T2 >
(7 ijt struct result_2
mLULd} g/o {
skK*OO2- typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
kyK' } ;
sr4jQo } ;
`;}H% q'2`0MRa
@5GBuu^j 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
cLHF9B5 *k!(ti[ 下面我们来剥离functor中的operator()
9c6 ' 首先operator里面的代码全是下面的形式:
W{\EE[XhCf =1Ri]b return l(t) op r(t)
T(&kXMaB return l(t1, t2) op r(t1, t2)
BP:(IP!& return op l(t)
CX.SYr&!R return op l(t1, t2)
y,^";7U return l(t) op
1h{>[ 'L return l(t1, t2) op
\"J?@ return l(t)[r(t)]
Gb?g,>C return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
uX98iJ EM=xd~H 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:
UIz:=DJ 单目: return f(l(t), r(t));
E0T&GR@. return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
?;+ ^ 双目: return f(l(t));
,FY-d$3) return f(l(t1, t2));
y]<#%Fh 下面就是f的实现,以operator/为例
Wge ho hRRkFz/0& struct meta_divide
O%prD}x {
W?=$V>) template < typename T1, typename T2 >
7Zo&+ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
PE|PwqX {
zw,-.fmM# return t1 / t2;
Pu-p7:99;' }
RP(a,D| } ;
Hw y5G; JxnuGkE0[# 这个工作可以让宏来做:
l:q8Pg) T
G_bje #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
"*+\KPCU template < typename T1, typename T2 > \
!5?
m static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Rnzqw,q 以后可以直接用
T!1SMo^ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
UKOFT6| 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
qP&byEs" (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&rVoA 2+,5p |7]?>- 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
Yg[ v/[] _Q)d+Fl template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|.Em_*VG class unary_op : public Rettype
Z@}sCZ=#A {
abL/Y23
" Left l;
FOc|*>aKP public :
2YE7 23H=Z unary_op( const Left & l) : l(l) {}
3IGCl w( :fRmUAK% template < typename T >
Z^{+,$H@ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Sf=F cb {
O@nqHZ return FuncType::execute(l(t));
QH4k!^ }
TeKC} NW H_Iim[v# template < typename T1, typename T2 >
Jc`Rs"2 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\Bt=bu>Z {
gxI&f return FuncType::execute(l(t1, t2));
]7v81G5E }
Wgav>7!9 } ;
ax4*xxU O+p]3u #FEa 5 同样还可以申明一个binary_op
E2Us#a @+iC/ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
4 #aqz9k class binary_op : public Rettype
%)8d{1at {
K*HCFqrU" Left l;
xIM8 Right r;
y+?=E g public :
+mivqR~{{ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
3\7'm] >vHH template < typename T >
qe[ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4pLQ"&>}80 {
f( ]R/'o return FuncType::execute(l(t), r(t));
mPckf }
(L`l+t1 %I_&Ehu template < typename T1, typename T2 >
GXarUj s typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Yr5iZ~V$ {
I0I_vu return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
*4-r`k|@>/ }
Ok*VQKyDLH } ;
`@4 2jG}* :-$cdZ3E 2IKxh 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
]#vWKNv:; 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
9cVn>Fb DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Km[]^;6 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
Y=5!QLV4 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
;:AG2zE! 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
/
c+, 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
\H,V 9!B 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
+]A+!8%Z 下面是修改过的unary_op
iPA@<D% -zPm{a template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Dm>T"4B`/ class unary_op
o~Bk0V= {
zA2UFax= Left l;
01&*`0? 9+]ZH.(YE public :
;n3uV`\ sXSj OUI unary_op( const Left & l) : l(l) {}
[Xs}FJ WH{cJ7wCL template < typename T >
!8wZw68" struct result_1
+A'}PXm*tu {
v>JB
rIb$ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
'u4}t5Bu5 } ;
;X+G6F' }UyzMy, template < typename T1, typename T2 >
h{Oz*Bq struct result_2
6>@(/mh* {
J% :WLQo typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
bk/.<Rt } ;
+<'uw NFdJb\ template < typename T1, typename T2 >
w;lx:j!Vp$ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O4lxeiRgC {
)fxo)GS return OpClass::execute(lt(t1, t2));
1i5 vW- '4 }
D
/,|pC tfi2y]{A template < typename T >
B(S5+Y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
mJwv&E {
#B}BI8o ( return OpClass::execute(lt(t));
e7Yb=/F }
vN{vJlpY ]+}:VaeA } ;
VFe-#"0ZO R=2
gtW"r #]?,gwvTf 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
o%kSR ]V| 好啦,现在才真正完美了。
ZkJY.H-F 现在在picker里面就可以这么添加了:
&>d:ewM\ i;E9ZaW template < typename Right >
W)6U6 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
OU0xZ=G {
,\|n=T, return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
X !&"&n }
NTv#{7q 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。
wo,""=l MuCQxzvkhf /ChJ~g " Y}V)4j !mw{T D 十. bind
oN1!>S9m 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。
<[ g$N4 先来分析一下一段例子
kcg)_]~6 >i><s>=I` "wc`fg"3 int foo( int x, int y) { return x - y;}
X+(aQ
>y bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
S&4w`hdD>~ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
GQYtH#
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
kw*Cr/'* 我们来写个简单的。
'^P*F9 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
R7\{w(`K 对于函数对象类的版本:
:ofE8] kMwIuy template < typename Func >
y1@"H/nYJ struct functor_trait
|Fh`.iT%c {
(P]^8qc typedef typename Func::result_type result_type;
-9tXv+v? } ;
4YU 1Kr4 对于无参数函数的版本:
A-AN6. `4"y#Z template < typename Ret >
6Dr$*9 struct functor_trait < Ret ( * )() >
U 8qKD {
Gaw,1Ow!`2 typedef Ret result_type;
2u I`$A: } ;
K'{ wncumQ 对于单参数函数的版本:
MJ*oeI!.= n@yd{Rc template < typename Ret, typename V1 >
TkoCyD9 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
% @^VrhS {
} (GQDJp typedef Ret result_type;
B?/12+sR } ;
D6pEQdX` 对于双参数函数的版本:
i?P]}JENM z-{"pI template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
W~W?<%@ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
*aSR KY {
&CPe$'FYI typedef Ret result_type;
Og%zf1)aZM } ;
eAenkUBz6, 等等。。。
e\|E; l 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
-Z\UYt >.k@!* template < typename Func >
Qh1Kl_a?Lv struct func_return
eog,EP"a8Y {
I5|S8d< template < typename T >
BT*K,p struct result_1
'nmYB:&! {
*}Ae9 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
+Fy-~Mq } ;
]i_):@ <R]Wy}2- template < typename T1, typename T2 >
$F
/p8AraK struct result_2
Y
GcY2p< {
^*owD;]4_ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
JzS^9)& } ;
EC\rh](d
1 } ;
v#AO\zYKd T_;G))q' DrVbx 最后一个单参数binder就很容易写出来了
F4aJr%!\6S Zj /H3,7 template < typename Func, typename aPicker >
:h](;W>H class binder_1
BYA=M*f {
!Z9ikn4A Func fn;
1<Ztk;$A aPicker pk;
[]]LyWk public :
hzf}_1 , K"2tb template < typename T >
S)AE struct result_1
\)6?u_(u {
=4%WOI typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Pq_ApUZa } ;
^_#gIT\ S+\Mt+o template < typename T1, typename T2 >
YJtOdgG|q struct result_2
jWb\"0) {
%/,Uk+3p typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
y^Xxa'y } ;
$K>d \{@+7 -iZ js binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
J~ gkGso |GLn
9vw7S template < typename T >
u
BW typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P$#}-15?|_ {
W} +6L| return fn(pk(t));
0aq-drl5\ }
)~o`QM+ template < typename T1, typename T2 >
?[|4QzR typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
MrygEC 5 {
"9Fv!*<-W return fn(pk(t1, t2));
@0x.n\M_ }
E4fvYV_ra } ;
vXWESy ,?skJ *~aI>7H 一目了然不是么?
CI]U)@\U 最后实现bind
hE3jb.s(> Jv$2wH Sv]"Y/N template < typename Func, typename aPicker >
cF>;f(X picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
&G5I0:a
{
ovRCF(Og, return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
<k8rSxn{ }
.dq.F#2B; 5<'Jd3N{& 2个以上参数的bind可以同理实现。
"i5AAP?_]{ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
<P)%Ms kTe<1^,m 十一. phoenix
'bqf?3W Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
,Y/>*,J c\?/^xr'!} for_each(v.begin(), v.end(),
ieg PEb (
^ZZ@!Udy do_
C3`.-/{D" [
mwiPvwHrg cout << _1 << " , "
!QzMeN;D ]
'{_tDboY .while_( -- _1),
gQzF C&g cout << var( " \n " )
IaZAP )
G}OrpPP );
6/[h24d mgl'
d 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
'k) P(H 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
HrcnyQ`Q0 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
l~>rpG 那么我们就照着这个思路来实现吧:
=:T:9Y_ i ,PtR^" Mf4 Czl 8Q oH template < typename Cond, typename Actor >
(IWd?,H,n class do_while
e}@J?tJK.L {
h-u*~5dB<& Cond cd;
<L[)P{jn?p Actor act;
H "/e% public :
@n y{.s+ template < typename T >
+hYmL
Sq struct result_1
U%6lYna{M# {
A7}|VV typedef int result_type;
u(Q(UuI } ;
_!T$|,a l@2`f#y1~< do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
lJp v }LVE^6zyk template < typename T >
a*@Z^5f typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
60gn`s,, {
8&AorYw[ do
2+rao2
{
D.JVEKLkU act(t);
x~I1(l7r }
VY26Cf"
while (cd(t));
#k]0[;1os return 0 ;
j7%%/%$o[ }
Y{B_OoTun } ;
CHSD8D 'Z%aBCM ^hTJp{ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
p_y*-,W
( 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
tg4&j$ 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。
ph. :~n>z 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。
$BN+SD! 下面就是产生这个functor的类:
eHZl-|- ;(Va_
?~9X:~6\ template < typename Actor >
uy28=BE class do_while_actor
8i~'~/x {
w6Ny>(T/ Actor act;
0L-g'^nn public :
(3S/"ZE do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Q^;\!$:M */qc%!YV9 template < typename Cond >
aYX '&k
` picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
?-p aM5Q+ } ;
u+I3VK_) [aUT # T7X2$ ' 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
%}MM+1eu 最后,是那个do_
)O'<jwp$ f;6d/?= ~ =?x=CEW class do_while_invoker
\M^4Dd Ay {
Q|r1. public :
TuR?r`P% template < typename Actor >
FC.-u"V do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
OF}_RGKg3 {
TW?
MS em return do_while_actor < Actor > (act);
)W3l{T( }
a];i4lt(c } do_;
vUExS Z^ O\{_)L 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
zL}DLfy>R 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
q&x#S_! 最后来说说怎么处理break和continue
"lAS
<dq 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。
WWs>@lCK 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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