一. 什么是Lambda
z}7U>y6` 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
>LEp EMJ\ 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,
S?~/
V ] 7{f{SIB (*!4O>] qKuHd~M{ 1 class filler
t@`Sa< {
;AarpUw' public :
@=l.J+lh void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
8RVeKnpXTV } ;
t;[?Q\ 0LUw _eaK:EW 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:
]=]`Mnuxb HR?a93 '494^1"io 7I {rhA for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
CH=k=)() ] };8PPR)\y L0xh?B 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
X.ZY1vO Z3A"GWY -/6Ms%O )7N$lY< 二. 战前分析
B]cV|S| 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
]-u>HO g\ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
<d3N2 (_~Dyvo +r__>V, for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
5cC)&}I /* --------------------------------------------- */
]B-3Lh vector < int *> vp( 10 );
\MmKz^tO transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
3#c0p790 /* --------------------------------------------- */
t3aDDu sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
'C1yqkIa` /* --------------------------------------------- */
xO'xZ%cUI int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
A)o%\j /* --------------------------------------------- */
f<2<8xS for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
G%fNGQwT /* --------------------------------------------- */
xy<)zKp for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
\F),SL _~E_#cNn _VAX~Y] ltG|#( 看了之后,我们可以思考一些问题:
vtf`+q 1._1, _2是什么?
&0@AM_b 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
zB)wYKwZ 2._1 = 1是在做什么?
(
ESmP 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
\EeK<)4: Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
mF]8 >`.$Tyw 2lBfc 三. 动工
Y>'t)PK 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Ezw< Zk
9 i}H x?-kt.M .&c!k1kH template < typename T >
@RVj~J.A class assignment
Pt%EyFG {
CK RnkTTiV T value;
F%e5j9X` public :
P}bw Ej assignment( const T & v) : value(v) {}
tp=/f
!bv template < typename T2 >
WEB enGQ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Ng<oz*>U } ;
H}&4#CQ'! TY*q[AWG AG<TY<nqL 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
W!WeYV}kb 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
1jQlwT(: |th"ET ,L7:3W *v9 {f? class holder
GxcW^{; {
?$rHyI public :
+^@6{1 template < typename T >
5NAB^&{Z<X assignment < T > operator = ( const T & t) const
}{m.\O {
g|V0[Hnq6 return assignment < T > (t);
YXjWk), }
a$P$Ngi?S } ;
|+(Hia,X ]k.'~Syz QDJ:LJz\ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
w`r)B`!g #`{L_n$c static holder _1;
j+>&~ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
-
-H%FYF` s~MCt|a for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
qz/d6-0" 而不用手动写一个函数对象。
K
yFR;.F- joJ:*oL "?TKz:9r p*S;4+># 四. 问题分析
#sp8 !8|y 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。
2XGbqZj 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。
i5^U1K\M 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
0}y-DCuQ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
|F^h>^
x 下面我们可以对这几个问题进行分析。
2w? 5vSv ?3+>% bO 五. 问题1:一致性
maTZNzy 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?|
TdH~sz 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
gdfG3d$4 *Me{G y struct holder
bv8GJ # {
X-=J7G`\h# //
1(12`3 template < typename T >
v&*}O T & operator ()( const T & r) const
%R[X_n= {
9,zM.g9Qv return (T & )r;
d9sqO9Ud8 }
t.E3Fh!o } ;
bZsg7[: C 3teanU` 这样的话assignment也必须相应改动:
z ''-AH, 0al8%z9e@ template < typename Left, typename Right >
mrz@Y0mgL class assignment
ngHPOI16 {
Ghpk0ia%d Left l;
,HM~Zs Right r;
[r5k8TB1 public :
tug\X assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
*X4$'LSx1 template < typename T2 >
&k2nt T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
YKsc[~
h } ;
&,B91H*# CD+2
w
cy 同时,holder的operator=也需要改动:
h8lI#Gs pe1 _E
KU template < typename T >
rv?d3QqIC assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
~NtAr1 {
v
lsS return assignment < holder, T > ( * this , t);
8^Ov.$rP }
!p~K;p, L7lRh=D 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
XUyoZl? 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
a\PvRW*I Ly$s0.! return l(rhs) = r;
2dF:;k k 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%.DjH 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
b|HH9\ [d_sd template < typename Tp >
axW4cS ? class constant_t
hj.Du+1 {
)tV^)n[w const Tp t;
Z|kMoB public :
>O{/%(9 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
?) ~j>1"S template < typename T >
$ (gR^L const Tp & operator ()( const T & r) const
@GiR~bKZ {
$iblLZhj return t;
E |A,NPf%I }
T?Dq2UW } ;
CF`fn6 >xt*( j&} 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
MXxE)"G*a 下面就可以修改holder的operator=了
KQ x<{-G6 +i[w& P template < typename T >
Xkv+"F=- assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
F& 'HZX {
,T|%vqbmw return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
ymsqJ }
Mwdw7MZ"S cCj pQ 同时也要修改assignment的operator()
m9Uoq[1 D?w-uR%Y template < typename T2 >
drQioH- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
V!SB9t`E 现在代码看起来就很一致了。
(1vmtg.O ;')T}wuq 六. 问题2:链式操作
jnoFNIW 现在让我们来看看如何处理链式操作。
q$Ol"K@ 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。
(pjmE7`"P 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。
afZPju"- 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。
zq5_&AeW 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
)^&)f!f B`4[@$ template < typename T >
%-4e8d74/ struct result_1
GZN@MK*co {
+"]'h~W typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
8elT/Wl } ;
iK"j@1| `f^`i~c\ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
n]B)\D+V^ sv^;nOAc template < typename T >
T_}\ struct ref
vR?L/G^. {
fuH Dif, typedef T & reference;
XKsG2>l-W } ;
Zv=p0xH template < typename T >
]'aGoR struct ref < T &>
*4zVK/FJ {
"z }bgy typedef T & reference;
r[$Qtj Q } ;
FVsNOU z^4\?R50yO 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
^yRCR] oT WPE@yI(
template < typename T >
ubhem(p# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
oh;F]*k6 {
55oLj.l^j return l(t) = r(t);
KG#|Cq }
is}Fy>9i 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。
?.A6HrAPB 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
)_EobE\ ,>(M5\Z/c 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
H[x 9 7r _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
ji(S ?^ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
D0QXvrf +5 调用divide的对象返回一个add对象。
t:M({|m Y 最后的布局是:
gWS49*O Add
(6\A"jey\x / \
,ASY
&J5)7 Divide 5
$^7&bQ / \
cQPH le2 _1 3
T6H"ER$ 似乎一切都解决了?不。
,)L.^< 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。
&TbnZnv 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。
!wrl.A/P 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:
Dz)bP{iq" oRu S_X template < typename Right >
i6m;2 UAa assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
U(./LrM05 Right & rt) const
kX1hcAa {
1'_OM h*; return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
t*Q12Q }
'd?8OV 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
PfrW,R~r 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。
JsPuxu_ 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。
kd\G> 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。
.yWdlq## 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。
Fr%KO)s2 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?
uR"]w7= 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:
+[2lS54"W4 `bC_J,>_ template < class Action >
u gfV' class picker : public Action
A)7'\JK7b {
dbZPt~S'$ public :
Q|G[9HBI picker( const Action & act) : Action(act) {}
'`o+#\,b^% // all the operator overloaded
k LD)<D } ;
;pB?8Z R4qk/@]t 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。
DTIy/ 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:
G8oQSo;D \+Cp<Hv+ template < typename Right >
I3s}t$`y( picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
8'cD K[L {
3YT _GW{ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
'ZDa *9nkF }
Dkdm~~Rr \aW5V: ? Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
jA]xpf6} 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
v5$zz w A`r&"i OKA template < typename T > struct picker_maker
fCVSVn"o {
jN {ED_ typedef picker < constant_t < T > > result;
b'{D4/ } ;
YT:5J%" template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
.HtDcGp {
9Pb0Olh typedef picker < T > result;
vOP[ND=T } ;
ohh 1DsB OQsH,' 下面总的结构就有了:
=q"3a9pb7 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。
yz+r@I5 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。
uC;@Yi8 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
ss2:8up 99 至此链式操作完美实现。
/n_HUY Y.C*|p# QnGJ4F 七. 问题3
} M~AkJL 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。
]jYl:41yI dvj`%?= template < typename T1, typename T2 >
<n`|zQ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"M*\,IH {
`H|g~7KD& return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
I%s/h4x^B[ }
QTyl=z7 $ `ho+ 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:
. }1!MK5 jf2E{48P template < typename T1, typename T2 >
3~S~)quwP struct result_2
Yp;x {
"{:*fI;! typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
7vWB=r>5@ } ;
~gAx HYY|)Wo 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?
[p(C:rH 这个差事就留给了holder自己。
;}PL/L$L6; N,1wfOE /;>EyWW template < int Order >
6$Dbeb class holder;
PQs9@]w[ template <>
~>EVI=? class holder < 1 >
>]`x~cE.5 {
C^~iz
in public :
BxG;vS3>*e template < typename T >
`<Ftn struct result_1
k{#:O= {
~& l`" typedef T & result;
3A9|{Vaz+6 } ;
{!4%Z9G template < typename T1, typename T2 >
aD:+,MZ struct result_2
aqN.5'2\ {
5Tu.2.)N typedef T1 & result;
_96&P7 } ;
WV% KoM,% template < typename T >
&0"`\~lA typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
BKTsc/v2>: {
Psv!`K return (T & )r;
prWid3} }
'SY&-<t( template < typename T1, typename T2 >
l%IOdco# typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
?b0\[ {
(o|E@d return (T1 & )r1;
MoA{ /{ }
WAEKvM4*i0 } ;
qRFN@ID$ ev3x*}d0 template <>
wfdFGoy( class holder < 2 >
s6$3[9Vh&9 {
Y:a(y*y< public :
^#4s/mdVO template < typename T >
x0d+cSw struct result_1
'tbb"MEi4 {
76m[o typedef T & result;
YJy*OS_& } ;
HT&0i,` template < typename T1, typename T2 >
zxh"@j$? struct result_2
=
` ^jz} {
=~h54/#[I typedef T2 & result;
s*IfXv } ;
6~}H3rvO} template < typename T >
EDo
( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|h7v}Y {
H07j& return (T & )r;
|}`5<a!6U }
(TE2t7ab|M template < typename T1, typename T2 >
=T-w.}27O typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
u!i5Q {
X=3@M_Jzo return (T2 & )r2;
#^9;<@M }
cC4T3]4l' } ;
Zx_m?C_2_ coWB KWF ff#-USK^R 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> >。
cabN<a
l 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
^6+x0[13 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
#jX>FXo @I&"P:E0F; return l(i, j) = r(i, j);
=Wf@'~K0k" 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
E(@;p%: FMVmH!E return ( int & )i;
oo!g?X[[ return ( int & )j;
qo@dFKy 最后执行i = j;
/Uc*7Y5j 可见,参数被正确的选择了。
|$PLZ, ng*%1;P =r~.I z m'jk D| ! Cl/=0$[L 八. 中期总结
+2SX4Kxu 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:
Iqsk\2W]a3 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
aW"!bAdx`, 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
zjA/Z( 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
c
#kV+n< *3$,f>W^ HhvG#Sam! {<kG{i/ z (3"\ ^T 8|({
_Z 九. 简化
x/=j$oA 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。
j;)6uia*A 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
qedGBl& 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:
|Z ,G
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
+&OqJAu +-*/&|^等
$1+K}tP 2. 返回引用。
5F"?]'*/ =,各种复合赋值等
Z+"&{g 3. 返回固定类型。
N^+ww]f? 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
6mdnEmFM] 4. 原样返回。
&r%*_pX operator,
^{:jY, ?] 5. 返回解引用的类型。
iIE(zw)H operator*(单目)
<^U(ya 6. 返回地址。
%7msAvbk operator&(单目)
>|)0Amt 7. 下表访问返回类型。
[.X%:H+
operator[]
FE}!bKh 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
KeB4Pae|V operator<<和operator>>
4MJzx9# (x
qA.(F OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
Jj:6
c 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
|8 bO5l: {ah=i8$ template < typename Left >
*Xoscc struct value_return
It4z9Gh {
R`2A-c template < typename T >
L]d@D0.Z struct result_1
N;'HR) {
s.` d<(X? typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
T3./V0]\I } ;
G%!\ p:w vo(NB
!x$ template < typename T1, typename T2 >
|QLX.. struct result_2
aMQjoamz {
/w M typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
N?;o_^C } ;
U@MP&sdL } ;
k-V I9H!, jJ!-hg4?] ).C! 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
ex\W]5 H@E ")@92 下面我们来剥离functor中的operator()
_}OJPahw 首先operator里面的代码全是下面的形式:
GQ2PmnV+ @b\ S. return l(t) op r(t)
.vS6_ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
;9 ,mV(w return op l(t)
HhmVV"g return op l(t1, t2)
vt@Us\fI return l(t) op
`t0f L\T return l(t1, t2) op
Q)`gPX3F return l(t)[r(t)]
uxyTu2L7 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
H'{?aaK|t [!@oRK=~ 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.Y$]F@ 单目: return f(l(t), r(t));
RR!!hY3 K return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
]<T8ZA_Y; 双目: return f(l(t));
l (,;wAH return f(l(t1, t2));
;{f?? G 下面就是f的实现,以operator/为例
ZuvPDW% V.ji
_vX struct meta_divide
] 5v4^mk {
`n`"g<K)Q template < typename T1, typename T2 >
'd#\7J>d static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
_/}Hqh {
&
8'( return t1 / t2;
Y#&0x_Z }
U`8|9v } ;
G4Kmt98I D2</^]3Su 这个工作可以让宏来做:
+Y)#yGUn i*CQor6|z #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
F|l`YtZZd template < typename T1, typename T2 > \
=6L*!JP< static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
`{U%[$<[W 以后可以直接用
y[p$/$bgC5 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
ml.;wB| 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
#M?F^u[ (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。。。)
LxlbD#<V 7~"(+f J+b!6t}mZn 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
KO"Jg-6r| QW~5+c9JJ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
U2V^T'Y[ class unary_op : public Rettype
g[s\~MF@s {
Z-SwJtWk Left l;
*SkiFEoD public :
B9e.-Xaf unary_op( const Left & l) : l(l) {}
|Vwc/9`t]> oWDSK^ template < typename T >
-/UXd4S typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
R+E_#lP_$ {
DVl[t8K! return FuncType::execute(l(t));
W&e'3gk _ }
"65||[=8 *:9 >W$0u template < typename T1, typename T2 >
H5Ux.]y typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.vN%UNu {
SgpZ;\_ return FuncType::execute(l(t1, t2));
>AQ)x }
(@ fa~?v>@ } ;
`M?v!]o e)HhnN@ 1iJ0Hut}d 同样还可以申明一个binary_op
Y . dXiE.Si template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
1xO!w+J# class binary_op : public Rettype
A{z>D`d {
3+(yI 4 Left l;
]eYd8s+ Right r;
xN`r4 public :
aGB0-;.t7 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
JFRpsv =Y&9
qt template < typename T >
?aFr8i:)M typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
BFMS*t` {
5[,+\ return FuncType::execute(l(t), r(t));
0{?:FQ# }
(@)2PO/ q]"2hLq template < typename T1, typename T2 >
F1gt3 ae typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<rX\LwR {
=6cyE return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
-(\1r2
Y }
HKTeqH_: } ;
[x!i*
rW3 (;0$i?3\ euV $2Fg 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
@s%X 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
i}PK$sa#c DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
?}'N_n ys 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。
J?UA:u 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
[)#u<lZ<~ 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。。。
e9CP802#2 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
m$fQ `XzU 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)
h@*lWi2K7 下面是修改过的unary_op
qDnCn H nnt8 sf@\ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
i`[#W(m class unary_op
bz{^ h' {
PXw|
L Left l;
k"">2#V I&L.;~ public :
U^%9
)4bj rO/a,vV unary_op( const Left & l) : l(l) {}
"^;#f+0 P<%v+O template < typename T >
-xJX _6}A struct result_1
iv:,fkwG {
{(rf/:X!p typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
X*pZNz&E } ;
tg~A}1o`0 7\IL template < typename T1, typename T2 >
j~Q}F |i8 struct result_2
A LXUaE. {
DH5bpg&T typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
b,#`n } ;
8y$5oD6g9 gUl1CH& template < typename T1, typename T2 >
f:]u`ziM typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
WgE@8 9 {
NW
z9C=y return OpClass::execute(lt(t1, t2));
N0+hejz }
Da-u-_~ B@-|b template < typename T >
hZcmP"wgC1 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\B_i$<Sz {
zhNQuK,L return OpClass::execute(lt(t));
0|g[o:;fl_ }
WtIMvk }N?g| } ;
?TDvCL ?RHn @$g8M 'X9AG6K1 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
C(G(^_6 好啦,现在才真正完美了。
6N"m?g*Z
d 现在在picker里面就可以这么添加了:
rwy+~ rfYP*QQY template < typename Right >
<mL%P`Jj
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
C
8N%X2R {
C1b*v&1{ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
z.
'Fv7 }
$; ?c?n+ 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。
w4UD/zO >w9sE8i Q| ?'(J+ W!t{rI7 2 iQqqs`K 十. bind
tww=~! 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。
$]C=qM28- 先来分析一下一段例子
le.anJAr :vpl+)n tZbFvk2 int foo( int x, int y) { return x - y;}
6,X+1EXY bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
C,fY.CeI bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Pb#P`L7OB 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
vm8$:W2 } 我们来写个简单的。
!v0"$V5+i 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
"# !D|[h0 对于函数对象类的版本:
CphFv!k'Z _ Hc%4I template < typename Func >
;`DD}j` struct functor_trait
Xh?4mKgu {
"Ht'{ & typedef typename Func::result_type result_type;
1w`2Dt } ;
5$kdgFq( 对于无参数函数的版本:
J96uyS* :_v!#H) template < typename Ret >
@OzMiN struct functor_trait < Ret ( * )() >
Hfh!l2P {
fN@{y+6 typedef Ret result_type;
[
7g>< } ;
>%u@R3PH] 对于单参数函数的版本:
AotCX7T2T 6#U^<` template < typename Ret, typename V1 >
/'ZKS T4 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
ow/U {
\8{\;L C typedef Ret result_type;
1c$vLo832 } ;
J/ vK6cO\ 对于双参数函数的版本:
A{N\) eNbpwne template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
2VA!&`I struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
[KSH~:h:NR {
)qv2)a!H typedef Ret result_type;
/N6}*0Ru } ;
X d3}Vn= 等等。。。
$#e1SS32 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
0]B(a 8#w)X/ template < typename Func >
7b, (\Fm struct func_return
ZIDbqQu {
_|A+) K template < typename T >
FH8k'Hxg struct result_1
{WQq}-( {
ygzxCn|# typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
s9 @Sd } ;
.fp&MgiQ Xh
F_] template < typename T1, typename T2 >
D<>@
%"% struct result_2
XRxj W {
`:p1&OS typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
5wv fF.v } ;
BEUK}T K4 } ;
>&Y-u%}U V%*b@zv x6W`hpL 最后一个单参数binder就很容易写出来了
1_hW#I\' 9%tobo@J~n template < typename Func, typename aPicker >
?s2^zT class binder_1
2: SO_O4C {
v+xB7w Func fn;
'#.#$8l aPicker pk;
Ls}7VKl' public :
l$XPIC~H Rko M~`CT template < typename T >
XKS8K4" struct result_1
pr&=n;_ n {
/<{: I \< typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
D d,2;#_ } ;
5)UQWnd5 ;wHCj$q template < typename T1, typename T2 >
> 'i struct result_2
e#S0Fk)z {
Z"y=sDO{ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?6"{!s{v } ;
%\Wf^6Y^ ]rN#B-aAr binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
c{Ou^.yR WQ6"0*er template < typename T >
ba@ctkCW typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_zMgoc7 {
=Vw
5q},3 return fn(pk(t));
69G`2_eKCp }
oD.r`]k template < typename T1, typename T2 >
`$TRleSi typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)Xtnk {
3\:y8| return fn(pk(t1, t2));
'hqBo| }
,xfO;yd } ;
B*3Y!! gckI.[!b @~ETj26U' 一目了然不是么?
y[?-@7i 最后实现bind
V[nQQxWp= T~4N+fK OLC{iD# template < typename Func, typename aPicker >
7.g[SBUOG picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
t2BL(yB {
2RM+W2!! return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
_iV]_\0W2 }
$O)3q
$| ?OlV"zK 2个以上参数的bind可以同理实现。
7 msAhz 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。
$F'>yop2b DA&?e~L&H 十一. phoenix
m P'^%TE Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
hrGH}CU" @]aOyb@ for_each(v.begin(), v.end(),
"vZ!vt#'Y (
Pr ]Ka do_
TuDE@ gq( [
D B E4& cout << _1 << " , "
Yz$3;
]
$%R$G`.KM .while_( -- _1),
&<RpWA k{ cout << var( " \n " )
~m^ #FJu )
Xx:F)A8O );
{gbn/{ L;Z0`mdz 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:
:Bu2,EL*O 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
L|@y&di operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
<FI-zca 那么我们就照着这个思路来实现吧:
ma'FRt !V2/A1? sZGj"_-Hzu template < typename Cond, typename Actor >
B=8Iu5m class do_while
GVHV =E {
^z6_ Uw[ Cond cd;
jh2t9SI~ Actor act;
4;`oUt'. public :
V'*~L\;pU template < typename T >
!`41q=r struct result_1
l>*"mh {
y\dEk:\) typedef int result_type;
%\|'%/"`2( } ;
o6
E!IX+ R218(8S do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
B/~%h | &`0/CV template < typename T >
YW u cvw& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4lhw3,5 {
@Z>ZiU,^ do
I$N8tn+E {
t58e(dgi act(t);
<Rh6r}f }
r}[7x]sP while (cd(t));
J:&[59 return 0 ;
WOuEW w= }
]e.JNo } ;
^uv<6 mKo C.J Vq;dJ%sY 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
4vBL6!z:Z 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
~.;<
Bj 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
;JZS^Wa 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
-46C!6a 下面就是产生这个functor的类:
J+d1&Tw& ok|qyN+ Z R/#V7Pj template < typename Actor >
fd-q3_f class do_while_actor
OO[F E3F {
z~`b\A,$ Actor act;
b#7{{@H public :
UG=K|OXWJ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
a7N!B' y 3Zi@A4Wu template < typename Cond >
k'0Pi6 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
-B86U6^s } ;
^%O]P`$ xhcK~5C ZXm/A0)S 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Y ')x/H 最后,是那个do_
0}_[DAd6 giz7{Ai gz3pX#S class do_while_invoker
x c{hC4^V {
x?&$ ci public :
,}K<*t[I template < typename Actor >
[jmd do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
bw\@W{a%q {
O)vp~@| return do_while_actor < Actor > (act);
b0oMs=uBn }
-[-wkC8a } do_;
B(M6@1m_ ..rOsg{ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
"~'b 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
=:~R=/ZXk 最后来说说怎么处理break和continue
7hsGu a 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。
jy'13G/b\ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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