一. 什么是Lambda
A<.Q&4jb 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
0U/:Tpyr 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,
*=|i" [#R%jLEJ2 09%eaoW %74Ms class filler
hU=J^Gi0 {
Z(}x7j zW public :
)uX:f8 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Aoo'i } ;
WX\%FJ mML^kgy\N ZXUe4@qfl 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:
dl":?D4H 'g=yJ RD_;us@&&* vy"Lsr3 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
;!~;05^iD M"9
zK[cz G8;S`-D1a, 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
NI^Y%N lMm-K%(2 yZ!Eu#81 )$]+R?v 二. 战前分析
&J~S $ 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。
%~W}262 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
W#lvH=y hr{%'DAS #63/;o:l$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
{X =\ /* --------------------------------------------- */
?D\%ZXo vector < int *> vp( 10 );
_$bx4a transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Z?X$8o^Z /* --------------------------------------------- */
h3)KT+7. sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
x!$,Hcph, /* --------------------------------------------- */
D1j7iv int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
fFd9D=EW. /* --------------------------------------------- */
Bs1-UI}+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
=)zq%d?i; /* --------------------------------------------- */
/ P:Hfq for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
MV/~Rmd. DS$ _"'g%i Fhsmpe~ "yz\p, 看了之后,我们可以思考一些问题:
4KM$QHS5{ 1._1, _2是什么?
:>;psR 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
4vX]c 2._1 = 1是在做什么?
g-:)}8d6 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
kK1qFe?] Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
LNN:GD)> oOL3O@)w> Z~,.l
三. 动工
(Dar6>! 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
JyqFFZ& aEk*-v#{ :U:7iP: z\E"={P& template < typename T >
)4`Ml*7x class assignment
QhG-1P3# {
Gzir>'d2'V T value;
V%0.%/<#5 public :
rgYuF,BT. assignment( const T & v) : value(v) {}
nM; G;
T template < typename T2 >
28)TXRr- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
b"Mq7&cf } ;
k41la? op|mRJBq; ~4>Xi*
B 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
{4QOUqA u 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
<{U{pCT% Fm;)7.%
> ?V{k\1A kdUGmR0d class holder
J@GfO\
o {
) ]%9Tgn public :
YT5>pM-% template < typename T >
4'd{H
Rs assignment < T > operator = ( const T & t) const
0o<qEo^ {
5i/E=D return assignment < T > (t);
-PnC^r0L$ }
NqZRS>60v } ;
$&C(oh$: q%k+x) )a^Yor)o" 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:
bSr 'ji 6oP{P_Pxi static holder _1;
h3kHI?jMWG Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
tRy
D@} FR}H$R7# for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
`Q&]dE= 而不用手动写一个函数对象。
&1p8#i bNROXiX 4{DeF@@ )R^Cq o' 四. 问题分析
qp W#!Vbx 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。
@:7gHRJ! 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。
HLe^| 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
$CmX
&%L= 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
vaj66nV 下面我们可以对这几个问题进行分析。
&5.~XM; 4Z}bw# 五. 问题1:一致性
VDTY<= Q 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
hf<$vRti> 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
UPKi/)C; 7rSUSra struct holder
(oXN >^-D {
VWshFI //
DVhTb template < typename T >
1qC:3
;P T & operator ()( const T & r) const
%]ayW$4 {
,z1!~gIal return (T & )r;
,w%oSlOu }
i$ L]X[ } ;
eUkoVr JQ_gM._3 这样的话assignment也必须相应改动:
{%_j~ CjQ"o Qw template < typename Left, typename Right >
v1C.\fL class assignment
nr>{ uTa {
@LKG\zYBu Left l;
$a\Uv0:xRx Right r;
<}
y p public :
VK'T[5e assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
b|dCEmFt template < typename T2 >
O4/n!HOb T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
.gN$N=7< } ;
VxN64;|= (b%y$D 同时,holder的operator=也需要改动:
8A:^K:Q %%~}Lw template < typename T >
*>'2$me= assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
cHL]y0> {
yK077zH_ return assignment < holder, T > ( * this , t);
9*KMbd^T }
WkaR{{nM }6J7<g 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。
<s8?
Z1 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
v'Vt
.m&9& #\;>8 return l(rhs) = r;
;:Z=%R$wJ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
^ L^F=q x 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Ao":9r[V Blbq3y+Sq template < typename Tp >
]1?=jlUl class constant_t
3l%,D:
? {
M{xVkXc> const Tp t;
9U)t@b public :
ahtYSz_FM constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
0i\',h}9 template < typename T >
8*yo7q& const Tp & operator ()( const T & r) const
EF=dXm/\ {
7"q+"0G return t;
~*!u }
x48'1&m } ;
7B(bH8 tKZ&1E 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
`\jTpDV_W 下面就可以修改holder的operator=了
ISS\uj63M ESMG<vW&f template < typename T >
*J_iXu| assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
VD24X {
@ EmGexLPM return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
d9Z&qdxTKq }
_(6`{PWY 90s;/y( 同时也要修改assignment的operator()
T^$g N| <jUrE[x template < typename T2 >
>`89N'lZBm T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
%l}Q?Z 现在代码看起来就很一致了。
0)AM-/" BF36V\ 六. 问题2:链式操作
=4zNo3IvL+ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
vJRnBq+y 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。
] *-;' * 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。
mP pvZ 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。
@H\pipT_b 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Y}LLOj@L ~XUOW Y75 template < typename T >
0||"r&:X struct result_1
4;C*Fa {
dC`tN5 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
_1sMY hI } ;
L)F1NuR ]4Y/x 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:
!:"-:O}>=, b]*X<,p template < typename T >
hr$Sa struct ref
fxDj+Q1p {
QqtC`H\ typedef T & reference;
Hz?!BV0 } ;
>z=Ou<, template < typename T >
ptpW41t}^ struct ref < T &>
|3{+6cg {
tAqA^f*{ typedef T & reference;
~BZXt7DE } ;
j z~[5m}J QCOLC2I 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
ja[OcR-tX -J,Q;tj template < typename T >
B0oxCc/'sZ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
<%z@ {
1E8H%2$ V return l(t) = r(t);
u7;`4P:o@ }
z)lM2x>|* 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。
pkX v.D` 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
HU &) r6`\d k 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
m0A# 6=< _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
i&`!|X-=R _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
l'U1
01M>F +5 调用divide的对象返回一个add对象。
AnNPTi 最后的布局是:
akT|Y4KxD Add
s^w\zz Yb / \
9ilM@SR Divide 5
#{!O,`qD / \
-(*nSD9 _1 3
lv4(4$T 似乎一切都解决了?不。
-~
0] 7Cpl 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。
?g2zmI!U 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。
{odA[H 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:
}A|))Ao| (w+%=z"M template < typename Right >
I:#Ok+ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
:pwa{P Right & rt) const
|;P^clS3 {
8xgJSk return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
q]^,vei }
pOMgEEhfS 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
_J,xT 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。
flG=9~qcGQ 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。
{FWyu5. 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。
t5paYw-b 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。
R"*R99 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?
0q{[\51*
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:
IAI(Ix Ikj=`,a2B template < class Action >
yRC3
.[ class picker : public Action
}W$8M>l {
i\Yl public :
!z MDP/V picker( const Action & act) : Action(act) {}
b^ sb]bZW // all the operator overloaded
pI>*u ]x } ;
"u;YI=+ KmQ^?Ad-C Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
"9@,l! 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
cZ|lCy^ y"vX~LR template < typename Right >
"cMNdR1^,y picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
/7gi/uh~-( {
S[mM4et| return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
vZ@g@zB4o0 }
|3;(~a)% aG!
*WHt Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Ky kSFB 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
xc;DdK=1X dQ9
ah template < typename T > struct picker_maker
KCUU#t|8V\ {
*|YU]b;W typedef picker < constant_t < T > > result;
s qpGrW. } ;
)11W)G`w template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
\jyjQ,v) {
=&Xdm( typedef picker < T > result;
0|XKd24BN } ;
=Vb~s+YW q[ULGv 下面总的结构就有了:
&>(gt<C$ 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。
5 y 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。
\"x>JW4w picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
:)IV!_>'d 至此链式操作完美实现。
/L&M,OUcr. cy|%sf` Oz{%k#X- 七. 问题3
Qz+sT6js- 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。
b9Y_!Qe - $JO8'TP template < typename T1, typename T2 >
>w.'KR0L ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tnb$sulc+ {
VFj(M
j`}G return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
*Qkc[XHqy }
=eBmBn 3b!,D 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:
gnLn7? 40#9]=;} template < typename T1, typename T2 >
SEM8`lnu struct result_2
C\Vg{&' {
.Evy_o\^ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
6~8F!b2 } ;
%NajFjBI nt ,7u( 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?
>(3\kiYS 这个差事就留给了holder自己。
cp6WMHLj >72JV;W] g97]Y1g template < int Order >
r:&|vP class holder;
i sW\MB] template <>
a1c1k} class holder < 1 >
@dgH50o[ {
t-7og;^8k public :
p[v#EyoC template < typename T >
{]kaJ{U> struct result_1
U)D[]BVg {
-5bA
$ typedef T & result;
>w|*ei:@S } ;
@r;wobt template < typename T1, typename T2 >
)TJS4? struct result_2
2e1]}wlK {
x83a!9 typedef T1 & result;
)oU)}asY } ;
2.lgT|p template < typename T >
5`-UMz<] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
PJLR<9 {
]@
M5_%p return (T & )r;
Yr+23Ro }
|L::bx( template < typename T1, typename T2 >
#X`8dnQZ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
aeP[+ I9 {
cpZc9;@IC return (T1 & )r1;
S%mfs!E> }
Ug%_@t/? } ;
jQh^WmN {Wv%zA*8 template <>
>v+jh(^ class holder < 2 >
0Scm?l3 {
\9{F5Sz public :
6GL=)0Ah template < typename T >
T!2=*~A struct result_1
jqnCA<G~B- {
D'_Bz8H!p typedef T & result;
}< 5F } ;
C~4PE>YtTv template < typename T1, typename T2 >
%.HJK struct result_2
zsXpA0~3s {
..W-76{ typedef T2 & result;
#8h;Bj } ;
r8/l P}(F template < typename T >
aM=D84@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
?GT@puJS- {
@T-p2#& return (T & )r;
[A2`]CE<@ }
(Ddp|a"b template < typename T1, typename T2 >
.12aUXo( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
</"4 zD| {
$_;e>*+x return (T2 & )r2;
)?aaBaN$ }
C$yq\C+I } ;
1zxq^BI 0CExY9@Wq ~I=Y{iM 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
O(Jj|Z 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
!Ng=Yk>3 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
~P*4V]L^ /t%u"dP"T~ return l(i, j) = r(i, j);
O9M{ ). 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
+A8j@d#: MGpt}|t- return ( int & )i;
;#/@+4@a& return ( int & )j;
G$M9=@Ug 最后执行i = j;
'lz"2@4{ 可见,参数被正确的选择了。
#qBr/+b
nY%5cJ`" p#P~Q/; |N /G'>TS v Gy8Qu> 八. 中期总结
PmpNAVE' 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:
z+{,WHjo 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
b7`D|7D 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
o{:xp r=( 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
|*5 =_vF OhZgcUqQ8 u+m,b76 NpP')m!`} -Z-f1.Dm5 )u%je~Vw 九. 简化
~&dyRtW4 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。
feM6K!fL` 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
ZP\M9Ja 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:
bm~W
EX 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
C4$:mJ>y +-*/&|^等
Sl2iz? 2. 返回引用。
-fI`3# =,各种复合赋值等
jKIxdY:U 3. 返回固定类型。
{Azn&|%.t 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
9pn>-1NJ 4. 原样返回。
BaI $S>/Q operator,
$ ,Ck70_ 5. 返回解引用的类型。
mEG6 operator*(单目)
uF|3/x= 6. 返回地址。
n.MRz WJpZ operator&(单目)
)- 15 N 7. 下表访问返回类型。
S0,R_d') operator[]
nQX+pkJ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
(IqZ@->nw operator<<和operator>>
(& "su3z hXIro 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。
H9XvO 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
|077Sf| 3rW|kkn template < typename Left >
'NjzgZ~]P struct value_return
7,qYV} {
:$;Fhf<5 template < typename T >
kl!wVLE struct result_1
p@!nYPr. {
Z%zj";C
G typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
SvM6iZ] } ;
S_MyoXV z}QwP~Z template < typename T1, typename T2 >
H(c72]@Vg struct result_2
GE;e]Jkjn {
'VyM{:8 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Bs+(L [Z } ;
h`
U?1xS } ;
- O98pi >2$5eI v,-{Z1N%m 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
G'2#9<c* _/8FRkx 下面我们来剥离functor中的operator()
:bV mgLgG 首先operator里面的代码全是下面的形式:
EF7+ *Q9 S1Z2_V return l(t) op r(t)
omO
S=d!o return l(t1, t2) op r(t1, t2)
FuG4F return op l(t)
/tV/85r return op l(t1, t2)
'FlJpA} return l(t) op
6=4wp? return l(t1, t2) op
El_wdbbT return l(t)[r(t)]
nkxzk$ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Hgeg@RP
Q O RGD 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:
>z;[2n' 单目: return f(l(t), r(t));
AqKz$ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
w\54j)rb 双目: return f(l(t));
P./V6i<: return f(l(t1, t2));
X'. qYsS 下面就是f的实现,以operator/为例
O ,rwP +a&p$\ struct meta_divide
/kL$4CA {
5$DHn] template < typename T1, typename T2 >
q"O.Cbk static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
/>¬$> {
B]m@:|Q return t1 / t2;
4c
oJRqf= }
U~h'*nV& } ;
xq-17HKs 7^wc)E^H 这个工作可以让宏来做:
~<<nz9}o_ /,!qFt #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
pi=-#g(2 template < typename T1, typename T2 > \
Vd".u'r static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
b KTcZG 以后可以直接用
tQZs.1=z DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Y2xL>F 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
TG}*5Z` (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。。。)
tz#gClo hjaT^(Y .s#;s'>g 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
1h6^>()^ 6x"Q
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
aQI^^$9g class unary_op : public Rettype
2*(Z==XC7 {
u@ jX+\ Left l;
^TMJ8`e public :
`:P
unary_op( const Left & l) : l(l) {}
[SJ6@q 3qY K_M^[ template < typename T >
5H=ko8fZ= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~/mwx8~ {
T+N|R return FuncType::execute(l(t));
h;=6VgXZ }
: ^ 8 (`SRJ$~f template < typename T1, typename T2 >
USFDy typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*x)Ozfe {
UzXE_S return FuncType::execute(l(t1, t2));
pO8ePc@=D }
>iS`pb } ;
t){"Tfc: -(O-% _qbIh 同样还可以申明一个binary_op
}FzqW*4~ WL` 9~S template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
\*,=S52 class binary_op : public Rettype
p>_;^&>& {
Vy_2 . Left l;
JG9` h# Right r;
SP|<Tny public :
hFiIW77s2 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
*3T|M@Y 3Tn)Z1o template < typename T >
5 H#W[^s" typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\rVQQ|l {
7'
S @3 return FuncType::execute(l(t), r(t));
=)hVn }
p7:{^ _fZZ_0\Q template < typename T1, typename T2 >
WK="J6K5 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w.&1%X(k {
FQ>`{%> return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
)sho*;_o }
:ss,Hl } ;
XUuu-wm:} 97K[(KE K|DWu8 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
88c<:fK 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
$lhC{&tBV DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
7LO%#No", 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
C/(M"j M 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
]v#r4Ert 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
c1%H4j4/ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
CRbdAqofV 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
fX
jG5Tv 下面是修改过的unary_op
w
'3#&k+ gKOOHUCb template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
9b?SHzAa class unary_op
nenU)*o {
~EK'&Y"1 Left l;
O5H9Y}i] q5>v'ZSo public :
F@R1:M9* 3s"0SLS4 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Q[+ac*F=Y P>9aI/d9 template < typename T >
h^j?01*Et struct result_1
p$ bnK] {
F4Y@
B typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
%T7nO %p } ;
o[E_Ge}g8 <(vCiH9~P template < typename T1, typename T2 >
Q:ezifQ struct result_2
6%Be36< {
V21njRS typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?YeWH
WM } ;
IF]lHB Cuc$3l(% template < typename T1, typename T2 >
Agrp(i"\@ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
sl2@umR7%( {
"QvmqI> return OpClass::execute(lt(t1, t2));
QMEcQV> }
(|wz7AY2 R0oKbs{ template < typename T >
:{(w3<i typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c$wsH25KH8 {
]0L&v7[ return OpClass::execute(lt(t));
b=3H }
_,</1~. nNXgW } ;
*'"^NSJ |AC1\)2tT '_b.\_s-d 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
/*|oL#hK 好啦,现在才真正完美了。
fr!Pj(Q1 现在在picker里面就可以这么添加了:
Py{<bd 9;xM% template < typename Right >
`gKf#f picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
.k[o$z\EkF {
x1 1U@jd+1 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
)*c>|7G }
0| ;
.6\ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
K!,<7[MBg U?.9D ^fz+41lE\ (@WA1oNG NAPX_B,6 十. bind
:6q]F<oK 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
.UoOO'1K 先来分析一下一段例子
V34hFa -[L!3jU ;l$ \6T int foo( int x, int y) { return x - y;}
ITy/eZ"&: bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
_e9:me5d"$ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
?JxbSK# 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。
"`[!L z 我们来写个简单的。
tTU=+*Io 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
e$Y[Z{T5 对于函数对象类的版本:
GA`PY-Vs) e*j. template < typename Func >
V(Yxh+KU struct functor_trait
%7g:}O$ {
1wW)tNKIF typedef typename Func::result_type result_type;
/k"`7`! } ;
_20#2i& 对于无参数函数的版本:
i_][PTH w{k)XY40sW template < typename Ret >
dJ?XPo"Cm= struct functor_trait < Ret ( * )() >
Cye$H9 2 {
={?vAb: typedef Ret result_type;
N N|u _ } ;
yPw'] " 对于单参数函数的版本:
KsrjdJx, ' ^*~;k|;& template < typename Ret, typename V1 >
n4lutnF struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
exdx\@72 {
nADX0KI typedef Ret result_type;
N8`?t5 } ;
jp' K%P 对于双参数函数的版本:
2DD:~Tbi 7 h y&-< template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
rxO2QQ%V struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
fSDi-I {
~:km]?lz0 typedef Ret result_type;
e?bYjJq } ;
76.{0c 等等。。。
+h_ !0dG 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
&uUo3qXQ5l >yJ9U,Y template < typename Func >
dz>;<&2Z struct func_return
a}Sd W {
PA w-6; template < typename T >
,<DB&&EV8 struct result_1
(z$r :p {
~ d^<_R typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
;6
+}z~ } ;
.Wi{lt 20rkKFk* template < typename T1, typename T2 >
{G*A.$-d struct result_2
ceGa([#!\_ {
PCn Q_A-Q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
PM":Vd/ } ;
)6~1 ^tD } ;
;IK[Y{W/ Jx#k,Z4 . |*f!w}5 最后一个单参数binder就很容易写出来了
H UoyLy !6&W,0< template < typename Func, typename aPicker >
|
nJZie8m class binder_1
+jC*'7p@ {
OdI\B Func fn;
Hx$c
N aPicker pk;
htY=w}> public :
C6_@\&OA
_if|TFw;h template < typename T >
`bKA+c,f struct result_1
D\/xu-& {
NrDi typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
@5)
8L/[l } ;
xyr+_k-x&q J/);"bg_O template < typename T1, typename T2 >
$N2SfyX7 struct result_2
hC_Vts[v/ {
\n0Oez0z!B typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
A~nf#(!^] } ;
56hA]O29O NvjJb-u binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
7t9c7HLuj/ gqib:q;r template < typename T >
W\f9jfD typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(eCFWmO {
e7u^mJ return fn(pk(t));
9s
+z B }
hgRVwX template < typename T1, typename T2 >
{J/I-=CmML typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zq5'i!s !0 {
z<gu00U7 return fn(pk(t1, t2));
1r r@ }
mmw^{MK! } ;
Q
'(ihUq*k zT~B6 (wRBd 一目了然不是么?
=\ )IaZ
最后实现bind
/W#O + 3>z[PPw ;evCW$G= template < typename Func, typename aPicker >
0e["]Tlnm picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
l6[lJ0Y {
!k$}Kj)I return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
!\[+99F# }
~`Qko-a& M^rM-{?< 2个以上参数的bind可以同理实现。
>95TvJ 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。
Hg}I]!B {mE! Vf 十一. phoenix
p<WFqLe(": Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
4"\yf =j0x.fSe for_each(v.begin(), v.end(),
e2$]g> (
.V6-(d do_
gM;}#>6 [
XM
Vq-8B0 cout << _1 << " , "
[AEBF2OIv ]
TY;U2.Ud .while_( -- _1),
NCA{H^CL
cout << var( " \n " )
FqA3{ )
D
y6$J3 r );
(g :p5Rl M/V(5IoP( 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:
ZeasYSo4P 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
$7I]`Jt operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
_8K%`6!"Z 那么我们就照着这个思路来实现吧:
sc`"P-J+vp kR.wOJ7' *.y' (tj[ template < typename Cond, typename Actor >
PX".Km p. class do_while
ApPy]IdwX {
go)p%}s Cond cd;
U6 82Th Actor act;
hQJWKAf,/ public :
a!Yb1[ template < typename T >
nN`"z3o struct result_1
w#PZu+ {
|U[y_Y\a typedef int result_type;
#_Ea[q7v } ;
^o<:;{ SA6hbcYk do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
.")b?#K PB~_I= template < typename T >
&yH#s
8^8 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
nR5bs;gk" {
]>:^d%n,} do
0yof u {
[j6~}zu@ act(t);
'\p;y7N }
m>Ux`Gp+ while (cd(t));
GCE!$W return 0 ;
24@^{
} }
1czG55 | } ;
d5xxb _oE y[HQBv ui.'^F< 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
;?9A(q_Z 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。
7#4%\f+'t 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。
&>}.RX]t 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。
;cSGlE | 下面就是产生这个functor的类:
MUof=EJg>u +}!DP~y+ ZW ye>] template < typename Actor >
2o{@nN8% class do_while_actor
%= u/3b:o {
$>vy(Y Actor act;
m^$5K's& public :
4e%8D`/=M do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
^E@@YV '_Wt}{h template < typename Cond >
#MTj)P, picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
, p0KLU\- } ;
EnscDtf( <*@~n- R$ $^vP< 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
;e;\q;GP 最后,是那个do_
>_Uj?F: }z'DWp=uN Tx+ p8J|Yr class do_while_invoker
g5R,% 6 {
{vfq public :
(L#%!bd template < typename Actor >
1k>naf~O do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
\y*j4 0 {
vj3isI4lU return do_while_actor < Actor > (act);
*C_[jk@6 }
1)U}i ^ } do_;
SMq9j,k qc0 B<,x7 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
atnQC 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
('WY5Yps 最后来说说怎么处理break和continue
D9^7m
j?e 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。
Z\!rH"8 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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