一. 什么是Lambda
|4pE"6A 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
^~|P[} 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,
'0U+M{ J@(=#z8xS A/%K= H? c[?S}u|[' class filler
nK1XJp {
l%.3hId- public :
}m/aigA[1 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
9*RfOdnNe } ;
=(K;z9OR L{Epkay,{ :51Q~5k4
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:
P~iu|j PX52a[wNDH "EF:+gi#" A1Mr for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Jz 'm&mu YMad]_XOP ZU7e1VaZM 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
fXvJ3w( TLl*gED )-#% Yn[y9;I{ 二. 战前分析
8263
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。
A!H6$-W|p 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
KWCA9.w4q ~HI|t2C I<z
/Y? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
IfeG"ua| /* --------------------------------------------- */
.VuZ= vector < int *> vp( 10 );
(A\qZtnyl transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
8},!t\j#] /* --------------------------------------------- */
SC74r?NFA sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Z%6I$KAN8 /* --------------------------------------------- */
k# ZO4 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
-o6K_R}R /* --------------------------------------------- */
h|m h_T{+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
*5sr\b4#S /* --------------------------------------------- */
1Jc-hrN- for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
g&O%qX- 5R?iTB1, G<9MbMG FgrOZI;_ 看了之后,我们可以思考一些问题:
7&/iuP$. 1._1, _2是什么?
7=u\D 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
LR]P? 2._1 = 1是在做什么?
/@lXQM9T 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
GfD!Z3 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
pY!@w0. {$bAs9L (ScL C 三. 动工
Xgn^)+V: 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
5@P2Z]Q \;I%>yOIu $dFEC}1t
?%i|].<-' template < typename T >
Cd#[b)d ?^ class assignment
FGG Fi( {
PbJn8o T value;
bqFGDmu6' public :
66fvS}x assignment( const T & v) : value(v) {}
s[nXr template < typename T2 >
BC%t[H} >R T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
_OZrH(8 } ;
' ]l, 0diQfu)Fi &sh
%]o8 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
0SwWLq 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
FcdbL,}=< yDWzsA/X ]L^X}[SH l131^48U class holder
5Lo{\7% {
)/HSt%> public :
&`0y<0z template < typename T >
Z 3m5D K assignment < T > operator = ( const T & t) const
L10Vq}W" {
qi;@A-cq return assignment < T > (t);
Pan^@B=Q }
he8y } ;
Ms=x~o' $L)9'X %L=roqz 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
_' Xt R4 ;^R static holder _1;
]BP"$rs Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
F]N9ZWn/ >#Y8#-$zc for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
%g^dB M# 而不用手动写一个函数对象。
k+5:fB)z "uDLty?*k K8XX O " ;}#tm9S; 四. 问题分析
5O#CdN-S 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
2.p7fu 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
=Jg5J5 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
h2`W~g_ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
yP :>vFd7 下面我们可以对这几个问题进行分析。
~!E%GCyFy 6c^2Nl8e 五. 问题1:一致性
QY8I_VF 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
k]u0US9/ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Q[;!z1ur T-xcd struct holder
pR4{}=g, {
Yn+/yz5k_ //
_Xlf}BE template < typename T >
xop9*Z$ T & operator ()( const T & r) const
&dp(CH<De {
B#&U5fSw+0 return (T & )r;
Dp8YzWL2^ }
57Y(_h: } ;
:iD([V y)t< r 这样的话assignment也必须相应改动:
^6Q(he /FJAI template < typename Left, typename Right >
KXL]Qw FN class assignment
#*BcO-N {
QKL5!
L9` Left l;
30-XFl Right r;
#.$p7] public :
HTao)`. assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
DM/J,q template < typename T2 >
Us+|L |/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
rV<yM$IA } ;
2P`hdg
bU/5ug. 同时,holder的operator=也需要改动:
;eI,1
[_ K
4j'e6 template < typename T >
bmr.EB/ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
L7el5Q!Y= {
^:5;H=. return assignment < holder, T > ( * this , t);
%a<N[H3NV@ }
SouPk/-B80 @aN<nd`q) 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。
mLY * 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
<p0$Q!^dK= 5\Y/s o= return l(rhs) = r;
O x$|ZEh 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。
=3SL&
:8 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
83l)o$S Z#o\9/{(R template < typename Tp >
iK%Rq class constant_t
X0Oq lAw {
)Y&De)= const Tp t;
EJtU(HmW public :
Z#MODf0H@ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
'HcDl@E template < typename T >
5!ReW39c; const Tp & operator ()( const T & r) const
/?XfVhA:A {
=OZ_\vO return t;
C${TC+z }
r&3fSx9 } ;
2aje$w- i)(QNpv 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Ju9v n44 下面就可以修改holder的operator=了
^:)&KV8D| wbS++cF< template < typename T >
610k#$ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
^&rbI,D {
z:G9Uu3H( return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
0\~Zg }
=W|Q0|U : }IS=A 同时也要修改assignment的operator()
sTqB%$K} "DN `@ template < typename T2 >
3CHte*NL= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
QF>[cdl?8 现在代码看起来就很一致了。
BVNh>^W5B Nb9pdkf0 六. 问题2:链式操作
x+TNF>%'D 现在让我们来看看如何处理链式操作。
!aEp88u 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。
V7@xr
M 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。
|}|;OG 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。
9,c>H6R7 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
HYH!; ?3Fo:Z`@F template < typename T >
4#YklVm struct result_1
si;]C~X* {
d?P
aZz{4 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
0Yjy } ;
&4[iC/} 1<p"z,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:
E>1USKxn UK<"|2^sT template < typename T >
]\e zES struct ref
3U`.:w` {
`3:%F> typedef T & reference;
k1H0hDE } ;
C/Z"W@7#; template < typename T >
TatyD**( struct ref < T &>
}00e@a {
awK'XFk typedef T & reference;
[Bh]\I' } ;
Ja&%J: NE4fQi?3 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
W*m[t&; tVcs r template < typename T >
mN*P2* typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Vwqfn4sx?i {
>?'FH +2K return l(t) = r(t);
;~bn@T- }
>D;hT*3 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。
e`rY]X 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
RVsN r
rZ $S}x'F!4_ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
ZkJM?Fzq _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
D.6dPzu` _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
\}=b/FL=U +5 调用divide的对象返回一个add对象。
p o`$^TB^+ 最后的布局是:
!%X`c94 Add
D+3Y.r9 / \
aVYUk7_ < Divide 5
,H?p9L; qp / \
jb2:O,+! _1 3
{\&"I|dpe 似乎一切都解决了?不。
f)x}_dw% 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。
zOOX>3^ 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。
,')bO*Ng 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:
-!cAr
< b9N4Gr template < typename Right >
o%%fO assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
zFr} $ Right & rt) const
;"
*`
{
j#f&!&G5<& return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
"/?qT;<$) }
0d ->$gb 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
sriz
b 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。
4g9b[y~U 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。
\ c&)8.r 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。
<yPHdbF 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。
,9qB}HG 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?
SEIu4
l$E 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
i 8Xz ~a%hRJg template < class Action >
RKkI/ Z0 class picker : public Action
NR&9:? {
*"\Q ~#W public :
m[j3s=Gr picker( const Action & act) : Action(act) {}
Z5L1^ // all the operator overloaded
ELF`uWGE } ;
bl?%:qb.V )^Pvm Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
}YP7x| 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
L"I] mQvd ?ljod6 template < typename Right >
Ne7{{1 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
;x^,t@ xge {
S\5k'ifh return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
b
H_pNx81 }
c$kb0VR ON0+:`3\ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Q;/F0JDH 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。
Ch9!AUiR +~Ay h[V template < typename T > struct picker_maker
O)uM&B= {
1cBhcYv" typedef picker < constant_t < T > > result;
EE6|9K> } ;
bTGK@~ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
FraW6T}_ {
d$rUxqB. typedef picker < T > result;
o}+Uy } ;
78CJ sC_UalOC_ 下面总的结构就有了:
/2Lo{v=0[ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
JlQT5k picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
~<-
ci picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
!muYn-4M 至此链式操作完美实现。
uyt-q|83= :wZ`>,K"t> B"9hQb 七. 问题3
iv+jv2ZF% 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
d5"EvT 8]":[s6x template < typename T1, typename T2 >
<>i+R#u{ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
n qLAby_ {
-5v.1y=!L return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
gQ=POJ=G }
S<!_
u q |zq!CLjD@ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
G+ v, Hi1 Rgfhs[Z template < typename T1, typename T2 >
}K80G~O2< struct result_2
^Lmc%y {
C'czXZtn typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
nQ17E{^pR } ;
<yI,cM<c !LIfeL.4h 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
T#G<?oF 这个差事就留给了holder自己。
- (_e=3$ p?$G>nkdq R:OU>HsdX template < int Order >
} .3]
class holder;
QrckTO template <>
`XSc > class holder < 1 >
Lp`<L -s {
xGEmrE<; public :
^]qV8 template < typename T >
'gZbNg=&[ struct result_1
H<Kkj {
#} ~p^ 0 typedef T & result;
).}k6v[4) } ;
,0uo&/Y4L template < typename T1, typename T2 >
[AX"ne#M* struct result_2
[TK? P0 {
/witDu7 typedef T1 & result;
I\rZk9F } ;
::OFW@dS template < typename T >
*V6QBe typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Sm$j:xw< {
.pIR/2U\F return (T & )r;
>=~Fo)V!(V }
4Wla&yy template < typename T1, typename T2 >
Z-t}6c'Kg typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
y,v0-o~q {
<L/M`(:=k return (T1 & )r1;
XK%W^a*x }
K 5qLBz@U } ;
<F)w=_%& 5B>Q6 template <>
Z?(4%U5z class holder < 2 >
BLwfm+ m" {
a#Kmj0 public :
S@c\|
template < typename T >
&*aer5?` struct result_1
y
Tw',N{ {
w.D4dv_H typedef T & result;
o9i#N } ;
0n*rs=\VG template < typename T1, typename T2 >
VZ2.w4b struct result_2
(3ZvXpzvF {
=s0g2Zv"\ typedef T2 & result;
pfL2v,]g } ;
r}R^<y@I template < typename T >
eA1k)gjE typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
E5*-;>2c {
3V/_I<y return (T & )r;
}2Cd1RnS }
CO:*x,6au template < typename T1, typename T2 >
L{2b0Zh' typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$v:gBlj%" {
np-T&Pz2 return (T2 & )r2;
K}PvrcO1 }
rT f lk } ;
(F,(]71Z+ n9kd2[s| |7QVMFZ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
E 4='m 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
p*pn@z 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
'f-
N
b3I%r return l(i, j) = r(i, j);
~>#LOT ` 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Ql~#((K wi\z>'R return ( int & )i;
Y_[g_ return ( int & )j;
068WlF cWV 最后执行i = j;
y _'e yR@) 可见,参数被正确的选择了。
C~ZE95g e86Aqehle 'bB>$E Mx/h?}u; $ yDW.pt 八. 中期总结
7szls71/= 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:
j`2B}@ 2 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
MV0<^/p| 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
0rk u4T 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
.Lojzx 20rN,@2< GFdZ`i ZR/R'prW ATMc`z:5T jOBY&W0r 九. 简化
F~z_>1lpP& 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。
u lH0%`Fi 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
V.;:u#{@-Q 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:
OM20-KDc5 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
gI)w^7Gi +-*/&|^等
<K.Bq] 2. 返回引用。
I:F'S# =,各种复合赋值等
EvwbhvA( 3. 返回固定类型。
99F>n[5 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
4@DVc7\x$ 4. 原样返回。
X$Q2m{dR operator,
B;eW/#` 5. 返回解引用的类型。
[urH a operator*(单目)
)UR1E?' 6. 返回地址。
J#6LSD@(O operator&(单目)
4dW3'"R"L 7. 下表访问返回类型。
yDd=&
T
operator[]
4JGE2ArR 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
xJvLuzUD operator<<和operator>>
u=vh
Z%A] 8W-]t1O%! 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*%3[HmV 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
*Jb_=j*) |.j^G2x template < typename Left >
b\1+kB/8 struct value_return
n<{aPLQ {
{hxW,mmA template < typename T >
*I=_*LoG2 struct result_1
jZrY=f {
]|,vCKju typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Jf_]Z } ;
c`-YIz)W pAENXC\, template < typename T1, typename T2 >
ZR1+
O8 struct result_2
LPq2+:JpS {
DXKyRkn6e typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Ip>^O/}$1 } ;
!\aV0, } ;
rwoF}} q1UBKhpnH --Oprl 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
c+1vqbqHG e:qo_eSC^- 下面我们来剥离functor中的operator()
0HjJaML 首先operator里面的代码全是下面的形式:
ab{;Z5O SLSF
<$ return l(t) op r(t)
GL/ KB return l(t1, t2) op r(t1, t2)
/a%*u6z@ return op l(t)
9QX4R<"wUg return op l(t1, t2)
l#Yx
TY return l(t) op
iNt 4> return l(t1, t2) op
otU@X 3<_ return l(t)[r(t)]
-eUV`&[4 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
NzAQ@E2d: Hr8\QgD<4 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:
/;DjJpwf0 单目: return f(l(t), r(t));
^,Xa IP+[ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
SAP;9*f1\ 双目: return f(l(t));
8AryIgy>@ return f(l(t1, t2));
D^nxtuT* 下面就是f的实现,以operator/为例
>Z}@7$(7!~ +hpSxdAz4 struct meta_divide
0"TgLd {
Y7-*2"! template < typename T1, typename T2 >
4*iHw+%mq static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
9-b 8`|s {
R^w}o,/ return t1 / t2;
N9pwWg&<+ }
&1=g A.ZR } ;
t{~@I Hv3W{| 这个工作可以让宏来做:
(e(Rr4 )R~a;?T_c0 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
I:nI6gF template < typename T1, typename T2 > \
WI6(#8^p static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
>ZX|4U[$P 以后可以直接用
jSB'>m] DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
=9(tsB gTX 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
X\kjAMuW/* (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。。。)
NK~PcdGl t|.Ft<c# .W$
sxVXB 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
7g5@vYS+ zb>;?et;) template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
mdaYYD=c% class unary_op : public Rettype
# J]~ {
;t|,nz4kJ Left l;
aF!WIvir public :
?;_H{/)m unary_op( const Left & l) : l(l) {}
<z',]hy %0lf template < typename T >
VxkEe z'| typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|e:rYLxm: {
ly[lrD0Kn. return FuncType::execute(l(t));
~U9q-/(J/ }
4Ppop &;s<dDQK template < typename T1, typename T2 >
O)`Gzx*ShU typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
v[VC2D {
e]+7DE return FuncType::execute(l(t1, t2));
w
[L&* }
1#]B^D } ;
O~atNrHD 7u|%^Ao6 {d,?bs) 同样还可以申明一个binary_op
\TZ|S,FS bH,M,xIL2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
}YRO'Q{ class binary_op : public Rettype
hox< vr4 {
j-QGOuvW Left l;
$,@JYLC2 Right r;
y`6\L$c public :
Gp8psH binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
fQO
""qh U:\p$ hL9 template < typename T >
t| _{;!^
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
**n y! {
)%t7\1)B3 return FuncType::execute(l(t), r(t));
:WO{x g }
[8TS"ph> :mP9^Do2; template < typename T1, typename T2 >
<n\i>A3`,S typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qEZ!2R^`G {
1LX)4TCC return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
i\ "{# }
:Pf>Z? /d } ;
WI{ ;#A &y\igX1 (Igu:= 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
bM ^7g 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
~3d*b8 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
g8'~e{=( 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。
9*DEv0}a^ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
5x2L(l-2 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。。。
yuv4* 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
DLXL!-)z 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)
6<PW./rk: 下面是修改过的unary_op
- zQ<ZE A$:|Qd7F1 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
b Ob
Nc class unary_op
?aFZOc4
{
Cdmy.gx^ Left l;
:]-$dEu& KGD'mByt" public :
w,/6B&| #N$9u"8C unary_op( const Left & l) : l(l) {}
c;^A)_/ (-J<Vy] template < typename T >
_ ~[M+IO
struct result_1
1fR P1 {
)(]Envb?A0 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
`,P
>mp)uU } ;
#QS?s8IrW C99&L3bz^( template < typename T1, typename T2 >
%{"dP%|w4} struct result_2
7f*
RM {
r>O|L%xpv typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
\OY}GRKt } ;
/?U!y?t&@ qlvwK&W<QM template < typename T1, typename T2 >
TL@mM typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^e%k~B^ {
@k9Pz<ub return OpClass::execute(lt(t1, t2));
7f
r>ZY^ }
-K^41W71 tgB=vIw?3 template < typename T >
+99Bi2H}o typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
QtlT&|$ {
*uU4^E( return OpClass::execute(lt(t));
hkF^?AJ }
D J_DonO] "k, K ~@} } ;
QF&6?e06p0 ]'UgZsJ xl,ryc3J 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
Y;eoTJ 好啦,现在才真正完美了。
Tyd
h9I 现在在picker里面就可以这么添加了:
$+jy/:]D g}Mi9Kp template < typename Right >
!5~k:1= picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
x_W3sS]ej {
- wWRm return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
~bGC/I;W> }
Eu4 &-i 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。
zi.mq&,]R z7k$0& P5P<" tR;{. MQ9vPgh 十. bind
Qi^;1& 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。
NWaO_sm 先来分析一下一段例子
sv`"\3N[ dN0mYlu1| LD_M 3
P int foo( int x, int y) { return x - y;}
/ao<A\KR bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
7 Kjj?~RA bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
cd&B?\I 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。
Fs) 我们来写个简单的。
qRl/Sl#F 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
4m\([EO 对于函数对象类的版本:
~j]dct7 rKT)!o' template < typename Func >
ib; yu_ struct functor_trait
oLw|uU-| {
r&Qt_ typedef typename Func::result_type result_type;
b!,ja? } ;
0ERsMnU' 对于无参数函数的版本:
sZwZWD' &~ y{'zoL template < typename Ret >
*v&*% B struct functor_trait < Ret ( * )() >
}H2#H7!H {
l?<q
YjI typedef Ret result_type;
+`Fb_m)f } ;
gi1j/j7 对于单参数函数的版本:
Oq}ip Ck@M<(x template < typename Ret, typename V1 >
^9=4iXd struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
om>VQ3 {
#<]Iz'\` typedef Ret result_type;
Wp`C:H } ;
3C#RjA-2[ 对于双参数函数的版本:
zb?kpd}r 7*MU2gb template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
ftaBilkjp struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
:G0+;[?N {
fyrd`R typedef Ret result_type;
(7L/eDMT } ;
]LVnt-q 等等。。。
Z)5klg$c 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
.jaZ|nN8` -$9~xX template < typename Func >
yfC2^#9 Zu struct func_return
rmQ\RP W {
F+3!uWUK template < typename T >
}k| g%HJ struct result_1
/3F<=zi kO {
z'*ml ? typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
zhjJ>d%w } ;
g&kH'fR8 SM$\;)L template < typename T1, typename T2 >
G:DSWW} struct result_2
bOe<\Y$ {
zsQF,7/}B typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
qh H+m } ;
%z2oDAjX } ;
RQ|?Ce", nNu[c[V Pj._/$R[/ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
W8VO)3nmD KX=/B=3~ template < typename Func, typename aPicker >
v4D!7t&v" class binder_1
s.KOBNCFa {
/k)
NP Func fn;
U1jSUkqb aPicker pk;
I:HV6_/^-G public :
$YPQC #r(a~ template < typename T >
c8q G\\t[ struct result_1
j
C9<hLt {
%]!?{U\*k typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ExQ--!AC= } ;
w~]}acP )%BT*)x template < typename T1, typename T2 >
X~%IM1+L; struct result_2
w0aHEvH/ {
7>
)l{7 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
jOtzx"/)rE } ;
N" ; ^S g4Bg6<; binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
}-dF+m: v|>BDN@,6 template < typename T >
"(N-h\7Ex9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
TtZrttCE6 {
[RW,{A return fn(pk(t));
F=VoFmF@ }
a0 qj[+ template < typename T1, typename T2 >
/CbkqNV typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r&=r/k2 {
WFXx70n return fn(pk(t1, t2));
${e -ffyy }
ijg,'a~3E } ;
w2'
3S#nZ /lru"R D x7Eeb!s0f, 一目了然不是么?
noFh p 最后实现bind
WVj&0 J09ZK8
hK uQ-WTz|* template < typename Func, typename aPicker >
,~iFEaV+ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
80cm6?,xu {
%bN"bxv^ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
8`6
LMQ }
xR _DY'z RR8U
Cv 2个以上参数的bind可以同理实现。
3EO#EYAHiM 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Q:rT 9&G Xp.|.)Od 十一. phoenix
Y*"<@?n8?x Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
oA[2)BU - f+CyhR"* for_each(v.begin(), v.end(),
k#BU7Exij (
(]oFB$ do_
Af$0 o=". [
?! !;XW cout << _1 << " , "
x>'?IJZ ]
/\Jc:v#Q .while_( -- _1),
-0/=k_q_ cout << var( " \n " )
{3jm%ex )
@
$9m>6V );
N <ja6Ac x[zKtX 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
54bF)<+ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
Q^\{Zg)p operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
;H`=):U 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Ti /;|lP@ ,80jMs 3J23q template < typename Cond, typename Actor >
_ak.G= class do_while
/%c+
eL}l {
<1v{[F_ Cond cd;
'Wd3`4V$ Actor act;
ikeJDKSG public :
@?(nwj~ s` template < typename T >
W5M
] struct result_1
XT\Td}> {
'cWlY3%t typedef int result_type;
eYPt } ;
/2=_B4E2 f'8B[&@L do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
i+kFL$N "0p +SZ~D template < typename T >
HE8'N=0 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*)2x&~T*| {
"'Q$.sR do
})h'""i&xn {
`<.
7? act(t);
`\4 RFr$ }
btJ,dpir while (cd(t));
N4[B:n return 0 ;
ayB=|*Q" }
_:/Cl9~ } ;
\3J+OY g6tWU f]O5V$!RuE 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Te{aB"B 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。
Q%_!xQP` 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。
E,"b*l. 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。
:..E:HdYO 下面就是产生这个functor的类:
ljaAB+
UtHmM,*I AIIBd template < typename Actor >
"H/2r]?GT class do_while_actor
D~[N_ {
w yuJSB Actor act;
Iqe=#hUFe! public :
0jl:Yzo&\ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
d|D'&&&c -;W\f<q] template < typename Cond >
G~Q*:m picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
81%qM7v9H } ;
WHdqO8 j};pv 2 >vNk kxWyQ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
sWqPw}/3> 最后,是那个do_
tIg CF? $Sc08ro M4L~bK class do_while_invoker
#]N&6ngJ {
59"Nn\}3gE public :
K{`2jK# template < typename Actor >
S]#=ES'^/ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
;'Z,[ a {
Q9Xmb2LN return do_while_actor < Actor > (act);
]e#,\})Br }
\6nQ-S_ } do_;
wnZ*k( Xm0&U?dZB 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
oK(W)[u 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
N'Z_6A*- 最后来说说怎么处理break和continue
c DEe?WS 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。
ps{&WT3a 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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