一. 什么是Lambda
i*09m^r 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
KM^}d$x}s 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
X.q#ZpK j
*N^.2 kZ:~m1dd |qf9-36 class filler
*l0i}"T^_ {
#a8i($k{e public :
1OqVNp%K void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
u+jx3aP: } ;
~+RrL,t# xBw ua; K
#JO# 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:
{cw+kY]m4- eR3MU]zF {@-tRm& IWhe N for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
ms+gq OQyZ' 3A\Hiy!{F 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Lr"`OzDz I;P! {gDoktC@M ^*~4[?]S 二. 战前分析
*iPBpEWC 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。
&,]yqG 2 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
Aj> )hK;27m4 ,qdZ6bv,]| for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
H
a`V"X{} /* --------------------------------------------- */
f-}_ vector < int *> vp( 10 );
B|;?#okx transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
:?#wWF. /* --------------------------------------------- */
0J=
$ A sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
G#'G9/Tm /* --------------------------------------------- */
*vzj(HGO int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
k.H4Mf(4 /* --------------------------------------------- */
C\cZ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
5Ak>/QF9 /* --------------------------------------------- */
]}_Ohe]X for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
gGbqXG^ u)P)r, OnE~0+ |X~vsM0 看了之后,我们可以思考一些问题:
2QIo|$ 1._1, _2是什么?
VZA>ErB 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。
FvBnmYnW 2._1 = 1是在做什么?
%-NG eN8 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。
.Na'yS `J 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。
7bkh")^ L7.LFWq$S ]jP0Z# 三. 动工
DJR r 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
)VxC v 6wyhL-{: 93Qx+oK] xn7bb[g; template < typename T >
U }}E
E~W class assignment
FWyfFCK {
#~qY%X T value;
7)Bizlf public :
I{u+=0^Y assignment( const T & v) : value(v) {}
o7:"Sl2AD template < typename T2 >
^c>ROpic T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
AiV1
vD` } ;
X,+N/nku
:DBJ2n %TQ5#{Y 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
sH)40QmO{ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
]LSlo593 0 9*?'^s4 mC`U"rlK~ y@]:7 class holder
G\S_e7$/ {
4p`z%U~=u public :
t-J\j"~%+ template < typename T >
]B-3Lh assignment < T > operator = ( const T & t) const
8d\/ {
Oj.xJ(uX+v return assignment < T > (t);
TbhsOf! }
t3aDDu } ;
L>2gx$f 4:XVu
kS(v|d 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
`[.4SIah o}lA\ A static holder _1;
Kdb:Q0B Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
^g N?Io s!K9-qZl< for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
0Y ld!L 而不用手动写一个函数对象。
(k5d.E]CK 3VmF1w
2 ^9*Jz{e SV_b(wP9 四. 问题分析
nA XWbavY 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
@?<1~/sfL 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
7.1FRxS 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
)m$i``*<
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
C]%}L%, 下面我们可以对这几个问题进行分析。
o_%gFV[q qu0dWgK 五. 问题1:一致性
q8fnUK?i 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?|
G!m;J8#m( 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
NpxND0 ~-2q3U Py struct holder
-D,kL {
>WW5;7$ //
9TOqA4 template < typename T >
i@spd5. T & operator ()( const T & r) const
&GLe4zEh {
}q[IhjD% return (T & )r;
U10:@Wzh }
ao)8ie } ;
E@^mlUf l(
0:CM 这样的话assignment也必须相应改动:
G[[<-[C]5 -#"7F:N1 template < typename Left, typename Right >
's6hCs&|NV class assignment
:jioF{, {
^Dw18gqr=@ Left l;
W&Gt^5 Right r;
&Kc'g H public :
u}IQ)Ma assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
wDS(zG template < typename T2 >
^6I8 a" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
!V;glx[ } ;
>>HC| >qjV(_?F- 同时,holder的operator=也需要改动:
[i)G:8U 9jTm g% template < typename T >
5!^DKyw: assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
RI64QD {
lC(g&(\{ return assignment < holder, T > ( * this , t);
QF`o%mI }
uNRT@@oCq / :@X< 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。
Luu.p< 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
#sp8 !8|y 2XGbqZj return l(rhs) = r;
i5^U1K\M 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。
W8{zV_TBm 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
0ud>oh4WPR H@hHEzO template < typename Tp >
Qp]-4%^Vz class constant_t
1brKs-z {
ZRo-=/1 const Tp t;
2k3yf_N public :
meNz0ve
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
+zn207.` template < typename T >
@&M$oI$4* const Tp & operator ()( const T & r) const
0vm}[a4+i; {
JqYt^,,Q: return t;
n^Sc*7 }
f'3sT(1& } ;
jW!)5(B[A i@XFnt 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
CHRO9 下面就可以修改holder的operator=了
KdB9Q ; |;6l1]hk6 template < typename T >
K~JXP5`( assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
z ''-AH, {
fKZgAISF return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
P",E/beV }
2DbM48\E +4%:q~C 同时也要修改assignment的operator()
vs~lyM/ r 2L=gI template < typename T2 >
D1VM_O
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
p~w|St7jg 现在代码看起来就很一致了。
*=ymK* r@m2foaO 六. 问题2:链式操作
-P3;7_}]:h 现在让我们来看看如何处理链式操作。
,dIo\Lm 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
"G`8>1tO_ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
Z w&_Wt 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
_{5t/^w&! 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
15 ^5yRXC CAD:ifV template < typename T >
X@n\~[.B struct result_1
AE"E($S` {
L/R ES typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
@)YQiE$ } ;
XUyoZl? a\PvRW*I 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:
\7Fkeo+ JKsdPW<? template < typename T >
d4#Ra% struct ref
d@72z r {
^BFD -p typedef T & reference;
op%?V: } ;
(\6R"2 template < typename T >
dnP3{!"b struct ref < T &>
on q~wEr {
cOr@dUSL typedef T & reference;
SAEV " } ;
32sb$|eQq KVrK:W--p 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
mTW@E#)n `1[GY){?) template < typename T >
bu2'JIDR typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
%aszZP {
:9E_L2M return l(t) = r(t);
5vso%}c }
FiQx5}MMhu 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
5E+k}S]M$ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
KQ x<{-G6 +i[w& P 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
Xkv+"F=- _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Qb|.;_ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Q4;br?2H +5 调用divide的对象返回一个add对象。
!r8Jo{(pb 最后的布局是:
KrFV4J[ Add
A<&:-Zz / \
D?w-uR%Y Divide 5
drQioH- / \
d[9NNm*htC _1 3
,A>i)brc 似乎一切都解决了?不。
/e5Fx 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。
jnoFNIW 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。
JqdNO:8 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:
n>dM OQb "p\XaClpz template < typename Right >
N3};M~\ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Mlpq2I_x Right & rt) const
_5nQe
! {
"F+Wo& return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Yb|zE }
%V$ujun` 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
N!fp;jvG XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
TLL.Ch|#Y 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
e< Ee2pGX 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
Z6cG<,DQ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
YSuwV)Y 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
(8r?'H8ZO 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
[)gvP' 6wWA(![w" template < class Action >
k*4?fr class picker : public Action
DOXRU5uP3 {
~~ON!l9n public :
Hc@Z7eQ3^ picker( const Action & act) : Action(act) {}
r[$Qtj Q // all the operator overloaded
c3lfmTT6^ } ;
|yI?}zyR ^yRCR] oT 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。
WPE@yI(
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:
\~ RU`TzD template < typename Right >
FFgy=F picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Jz#ZDZkm {
qi7wr\XNW return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
O'."ca]:5 }
?.A6HrAPB 'ce9v@(0 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
$`'^&o;&f 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。
$gZ|=(y&r 1F5F2OT$8 template < typename T > struct picker_maker
33\b@F7b {
`bZ_=UAb typedef picker < constant_t < T > > result;
RWBmQg^]X } ;
B`hxF(_p/ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
LFSOHJj {
xuelo0h, typedef picker < T > result;
sZ'3PNpCP } ;
?NI)3-l !00%z 下面总的结构就有了:
,XP9NHE functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
i=2+1;K picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
UsQv!Cwu^ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
2$NP46z} 至此链式操作完美实现。
RpLm'~N' O!f* @ ]?)zH:2) 七. 问题3
McnP>n 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。
m$J'n A rI]:| k template < typename T1, typename T2 >
)KRO=~Y ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]Wa,a
T' {
n.lp
ena return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
y i@61XI }
dl{3fldb L761m7J]B 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
V43JY_: C-6+ZIk4 template < typename T1, typename T2 >
_k+Bj.L struct result_2
0/K NXz {
&U
'Ds! typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
g1J]z<& } ;
hGus!p"lw db%`-UST 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
TU. h 这个差事就留给了holder自己。
# |UrHK; ;U`HvIch 5WZLB = template < int Order >
103Ik6.o class holder;
_X.M,id template <>
[=E<iPl class holder < 1 >
.Yu,&HR {
d&'6l"${ public :
50H [u| template < typename T >
d'-^VxO0 struct result_1
<I|ryPU9{X {
jA]xpf6} typedef T & result;
-=qmYf } ;
wOk:Q4OjL template < typename T1, typename T2 >
Yp
?
2< struct result_2
|R[m&uOib {
H{GbOI. typedef T1 & result;
cL
WM]\Y } ;
9Pb0Olh template < typename T >
uPp(l4(+ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ohh 1DsB {
OQsH,' return (T & )r;
=q"3a9pb7 }
Ahebr{u template < typename T1, typename T2 >
uC;@Yi8 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ss2:8up 99 {
6% ,Q return (T1 & )r1;
9SFiL#1 }
%Bo Jt-v } ;
o4Ba l^=[ $Y4
Ao-@ template <>
TM RXl.1 class holder < 2 >
G![1+2p:Tq {
\m.{^Xd~ public :
0bd.ess template < typename T >
0s4j> struct result_1
?D~uR2+Z {
PHOW,8)dZh typedef T & result;
FQ 4rA 4 } ;
0+H"$2/ template < typename T1, typename T2 >
{l1;&y? struct result_2
hmi15VW {
[j/-(?+ typedef T2 & result;
(nzzX?`nY } ;
~p 1y+ template < typename T >
r:o!w7C:a typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
\4&g5vE {
oyd{}$71d return (T & )r;
m 8f_w }
9(I4x]` template < typename T1, typename T2 >
l-npz)EM typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
C/$IF M< {
lwB!ti return (T2 & )r2;
s-DtkO
}
l;C_A;y\ } ;
BdYh: 4q~E\l|.5 &Y&zUfA 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> >。
r9U1 O@c 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
9PBmBP~ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
a|>MueJ }qg!Um0 return l(i, j) = r(i, j);
Tld{b 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
> w'6ZDA*X n#R!`*[ return ( int & )i;
Ea
!j-Lb o return ( int & )j;
St3~Y{aI| 最后执行i = j;
,8
.`; 可见,参数被正确的选择了。
p[$I{F*a Z~R i%XG O//e0?]W #-`lLI:w0 cZ(XY} 八. 中期总结
"&ks83 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
g=%&p?1@E 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
yqU++;6 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
I@B7uFj 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
bM'AD[ Ob6vg^# ~DD/\V ,yF)7fN ~:@H6Ke[ 4j*}|@x 九. 简化
WAEKvM4*i0 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
qRFN@ID$ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
ev3x*}d0 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:
wfdFGoy( 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
F~Li.qF +-*/&|^等
pA2U+Q@ 2. 返回引用。
j0GI[# =,各种复合赋值等
p#kC#{<nE 3. 返回固定类型。
s5pY)6) 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
TQou.'+v 4. 原样返回。
2*M*<p=v operator,
x\%egw 5. 返回解引用的类型。
xv:?n^yt.[ operator*(单目)
jBC9Vt;B 6. 返回地址。
aI<~+ ] operator&(单目)
1gE`_%?K 7. 下表访问返回类型。
dd$N4& operator[]
A=$oYBB 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Yx"z&J9p operator<<和operator>>
--9mTqx B'Wky>5) 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。
w.8~A,5}Dh 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
'GFzI:Xr ]VvJ1Xn0 template < typename Left >
1@WGbORc* struct value_return
82X. {
Y8PT`7gd` template < typename T >
"|.(yN struct result_1
Bag#An1 {
lK4+8VZ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
4(R2V] } ;
fo.m&mKgo +[ItkfSod! template < typename T1, typename T2 >
nR7\ o(! struct result_2
e0L;V@R {
,:`6x[ + typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
my1kF%? } ;
a%dx\&K } ;
pd#/;LT b5DrwX{Ff L,6Y=? 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
! Cl/=0$[L z'lNO| nU 下面我们来剥离functor中的operator()
Ro<kp8 首先operator里面的代码全是下面的形式:
aW"!bAdx`, #lF<="y%X return l(t) op r(t)
K(gj6SrjV return l(t1, t2) op r(t1, t2)
i.sq^]j return op l(t)
guv@t&;t0 return op l(t1, t2)
0R&
U18)y return l(t) op
RY{tX` return l(t1, t2) op
g1~I*!p return l(t)[r(t)]
hptuTBD return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
PlZiTP K_QCYS. 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:
[Ni4[\ 单目: return f(l(t), r(t));
Y9;Mey*oW return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
x1wxB
1)2 双目: return f(l(t));
2?QJh2 return f(l(t1, t2));
Q$1K{14I 下面就是f的实现,以operator/为例
Nd!VR+IZ vi8~j struct meta_divide
^>Y%L(> {
&r%*_pX template < typename T1, typename T2 >
^{:jY, ?] static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
iIE(zw)H {
<^U(ya return t1 / t2;
k`TJ<Dv; }
(GG"'bYk } ;
2~V Im#
>x4[7YAU{ 这个工作可以让宏来做:
Yys~p2 t\i1VXtO #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
m]\zt template < typename T1, typename T2 > \
SbZt\a 8 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
u4@e=vWI 以后可以直接用
6>:~?gs DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
"Vq]|j,B/c 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
4Umsc>yfK (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
aLi_Hrb9 Z~c'h M"^Vf{X^ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
5vft}f @@83PJFid template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
_wNPA1q0J class unary_op : public Rettype
pFTlhj)1 {
n=? 0g;1! Left l;
P]"deB| public :
P/Kit?kngS unary_op( const Left & l) : l(l) {}
hFMst%:y$ V:BX"$J1 template < typename T >
nud=uJ"( typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
iIaT1i4t. {
9T2A)a]0 return FuncType::execute(l(t));
H@E ")@92 }
_}OJPahw GQ2PmnV+ template < typename T1, typename T2 >
@b\ S. typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-Zg @D(pF {
Reu{
return FuncType::execute(l(t1, t2));
*Ca)RgM }
JA(fam~{ } ;
"F$o!Vk uxyTu2L7 H'{?aaK|t 同样还可以申明一个binary_op
[!@oRK=~ :z.Y$]F@ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
drKjLo[y class binary_op : public Rettype
zN+*R;Ds {
=kh>s$We Left l;
>:E*7 Right r;
f&}A!uLe4x public :
&3Z.
#* binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
.^lbLN^2 ie@`S&.8 T template < typename T >
x
XM!E
8 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
e j%;%`C- {
^Wfgwmh return FuncType::execute(l(t), r(t));
{R-82% X }
vX0"S yv)nW::D( template < typename T1, typename T2 >
^mueFw}\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;Q=GJ5`B {
U`8|9v return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
G4Kmt98I }
D2</^]3Su } ;
+Y)#yGUn i*CQor6|z Tz[?gF.Do 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
kAN;S<jSE 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Y/,$Y]%g DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
b"M`@';+ 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。
#)0Tt>d6 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
r1ok u0 o 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。。。
7~"(+f 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
J+b!6t}mZn 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)
jD/7/G* 下面是修改过的unary_op
XDkS
^9 M6]0Y@@> template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
6W;?8Z_1 class unary_op
bug Fl> {
P$18Xno{ Left l;
3`k[!! ?,:#8.9 public :
!ml_S) oWDSK^ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
/*AJr nFe` <Al$N template < typename T >
5BHOHw D{ struct result_1
dGsS<@G {
3G%wZ,)C typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
|'c4er/;# } ;
?Z Rkn+; 5,
-pBep< template < typename T1, typename T2 >
wI!
+L&Q struct result_2
t0e{|du {
M_h8#7 {G typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
U.RW4df%E } ;
lMBX!9z cXS;z.M\_ template < typename T1, typename T2 >
0AK?{y U typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jQ_dw\
{0 {
l*K I return OpClass::execute(lt(t1, t2));
^E$(1><-a }
sK@Y!oF}\ _k_>aG23 template < typename T >
xN`r4 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]bTzbu@ {
j9URl$T: return OpClass::execute(lt(t));
-J"qrpZ^ }
QSHJmk 6L dUoWo3r= } ;
s]y-pZ 4jX@m Cs:+93w 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
^n&]HzT`y 好啦,现在才真正完美了。
s>jr1~~3O_ 现在在picker里面就可以这么添加了:
X-kXg)!Bg ]6{(Hjt template < typename Right >
qGnPnQc picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
By?nd) {
VY/|WD~"CW return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
j-J(C[[9 }
48tcgFg[ 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。
M*5,O uW}Hvj;0a* URYZV8=B~ q.=^iz&m =oE_.ux\ 十. bind
5LQk8NPh 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。
JFkN=YR8 先来分析一下一段例子
&
u$(NbK n1QEu"~Zj `d7gm;ykp int foo( int x, int y) { return x - y;}
l`@0zw+ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
oL<BLr9> bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
PXw|
L 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
[ rQMD^:M$ 我们来写个简单的。
}#yU'#|d 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
vv+TKO 对于函数对象类的版本:
F:M>z= 6xH;:B)d template < typename Func >
X=v~^8M7% struct functor_trait
5>k>L*5J {
wgY6D!Y typedef typename Func::result_type result_type;
izMYVI?0 } ;
EjWgaV 对于无参数函数的版本:
tT;8r8@ gjW\
XY template < typename Ret >
,*/Pg52? struct functor_trait < Ret ( * )() >
]SFWt/< {
pw@`}cM= typedef Ret result_type;
]\A1mw-T } ;
<57g{e0I 对于单参数函数的版本:
vqq6B/r@Fu Y[W6Sc template < typename Ret, typename V1 >
\UQ9MX _ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
;\N79)Gk {
60"5?=D typedef Ret result_type;
jm+ V$YBP } ;
A9
U5,mOz 对于双参数函数的版本:
k+FMZ,D| Le*`r2 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
0|g[o:;fl_ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
WtIMvk {
>Q;
g0\I_ typedef Ret result_type;
O?CdAnhQc` } ;
d]U`?A, 等等。。。
~?gzq~~t 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
.>}BNy 0HqPyM13Q template < typename Func >
$=/rGpAk struct func_return
Qh*)pt]n {
lbRzx4=\y template < typename T >
C
8N%X2R struct result_1
C1b*v&1{ {
z.
'Fv7 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ton1oq
} ;
%NNj9Bl<VV DKX/W+#a template < typename T1, typename T2 >
W3)\co struct result_2
7%e1cI {
nE_Cuc>K\ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
yq?]V7~ } ;
kd yAl, } ;
!x>,N%~ 69>/@< ymYBm:" 最后一个单参数binder就很容易写出来了
:$Q`>k7A 1Pm4.C) template < typename Func, typename aPicker >
V\0E=M*P class binder_1
GWhE8EDT {
?=<~^Lk Func fn;
JnY$fs*" aPicker pk;
FQ`(b3.
public :
}`9jH:q-Z !$_~x
8K1- template < typename T >
?\ZL#)hr"p struct result_1
yNBv-oe5 {
<:">mV+/ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
e!GZSk
} ;
YxXqI 9UV9h_.x template < typename T1, typename T2 >
msiu8E struct result_2
!}_b| {
EkjgNEXq typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
V43TO } ;
SrF x_n S`0NPGn;@[ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
28a$NP\KW sf$o(^P9\A template < typename T >
#AShbl jm+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
onwjn+"& {
5MR,UgT return fn(pk(t));
qw<HY$3= }
/&r|ec5 template < typename T1, typename T2 >
+"dv7 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-jB3L: {
z8E1 m" return fn(pk(t1, t2));
X d3}Vn= }
$#e1SS32 } ;
Hkege5{ ##cnFQCB &dr@6-xaq 一目了然不是么?
4jX3lq| 最后实现bind
x:fW~!Xc6 3#c3IZ-; YHB9mZi template < typename Func, typename aPicker >
1'JD = picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
0OnV0SIL {
vQ1 v#Z return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
QTH7grB2v }
u#@RM^738d 2z\e\I 2个以上参数的bind可以同理实现。
MG{l~|\x) 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。
I-DXb
M 8PBvV[ 十一. phoenix
_[t8rl Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
?T!)X)A# yz8jU*H for_each(v.begin(), v.end(),
$,ikv?"L (
4t*so~ do_
2: SO_O4C [
v7,$7@$:\ cout << _1 << " , "
6~xBi(m` ]
Ls}7VKl' .while_( -- _1),
qtMD CXZ^n cout << var( " \n " )
PyBD )
hr/o<#OW );
r|eZv<6 UE.4qY_7 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:
|gx~gG< 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
u5+|Su operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
*2e!M^K< 那么我们就照着这个思路来实现吧:
}r%X`i| O"Q7Rx sOpep template < typename Cond, typename Actor >
l63hLz class do_while
BUsV|e\ {
y(iY Cond cd;
h&;t.Gdf Actor act;
}Wh6zT) public :
S6g<M5^R template < typename T >
b~w=v_[(I struct result_1
t e,[f {
Y`BRh9Sa typedef int result_type;
}t%W1UJ } ;
Uz
dc m@Rtlb do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
y7)(LQRE
{ ]uQqn]+I! template < typename T >
mJ}opy!{; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=1.9/hW {
bt$)Xu<R do
~}"]&%Q{J {
?LK 2g act(t);
[yS#O\$'e }
\ck+GW4& while (cd(t));
(Pbg[AY return 0 ;
t#i,1aHA }
r]Lc9dL } ;
~Z'w)!h <RNJ>>0 T~:|!` 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
4\M.6])_ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
EYX$pz(x; 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。
$O)3q
$| 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。
?OlV"zK 下面就是产生这个functor的类:
7 msAhz $F'>yop2b DA&?e~L&H template < typename Actor >
Np+&t} class do_while_actor
RQB
4s^t {
36.N>G, Actor act;
JW.=T) public :
9f+>ix,ek* do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
RsJ6OFcWV 'T<iHV& template < typename Cond >
}Gyqq6Aeb picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
VVP:w%yW } ;
h vka{LD cWyW~Ek `n5"0QRd 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
-Go 7"j 最后,是那个do_
NKb1LbnZ*y ?';OD3- ::FS/Y]Fg class do_while_invoker
Q6'x\ {
rgmF: C public :
c(;a=n(E# template < typename Actor >
DwHF[]v' do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
,Uhb {
rE9I>|tX return do_while_actor < Actor > (act);
5NoI~X= }
/zDi9W*~1 } do_;
}v:jncp %wcSM~w 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
@c9^q>Uv 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
R218(8S 最后来说说怎么处理break和continue
B/~%h | 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。
&`0/CV 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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