一. 什么是Lambda
3vC"Q!J& 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
=#so[Pd 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,
{4^NZTjd@ , #nYH D F~Sw-b kSf #KgDOCQH class filler
3IyNnm=u {
0Bn35.K public :
'jA>P\@8 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
k"$E|$ } ;
W&Xm_T[Q IZSJ+KO <nk7vo?Ks 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:
e anR$I;Yj
<_>xkQbn2 VOkSR6 Gv\:Agi for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
;^f ;< CB KLct> );!IGcgF 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
<.knM A V]7l}- 4T??8J-J LM2S%._cj; 二. 战前分析
`P
* wz< 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
N/x]-$fl 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
Em]2K: 5D6 ,B ,ui=Wi1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
_)XZ;Q /* --------------------------------------------- */
! lxq,Whr{ vector < int *> vp( 10 );
`)TuZP_) transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
J>dIEW%u /* --------------------------------------------- */
EGw;IFj) sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
vT{+Z\LL= /* --------------------------------------------- */
khQ@DwO*\= int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
h]>7Dl] /* --------------------------------------------- */
Rc2JgV for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
(TTS-( /* --------------------------------------------- */
iPCDxDLN3V for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
K:L_y1!T a\ZNN k c1sVdM}| G/N 1[) 看了之后,我们可以思考一些问题:
E2i'lO\P 1._1, _2是什么?
:>K8oE
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。
Y_=
]w1 2._1 = 1是在做什么?
*b,4qMr 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。
h1Nd1h@- 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。
60--6n yN{TcX Csf!I@}Z 三. 动工
_~.S~;o!b 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
]Ei*I} z2U^z*n{ MRN=-|fV^ aL^
58M y& template < typename T >
.r~M7 I class assignment
k@|Go)~ {
ESmWK;7b T value;
@bF4'M public :
ni?5h5- assignment( const T & v) : value(v) {}
C17$qdV/ template < typename T2 >
4vJg"*? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
C+%6N@ } ;
PrhGp
_5 ApTE:Fm1 b_w(F_0 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
LhCwZ1 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
o0 |T<_ tLzb*U8'1w uN@El1ouY 9?tG?b0 class holder
p+#]Jr {
2*5pjd{Kt public :
o@[oI\Vr! template < typename T >
cD ?'lB- assignment < T > operator = ( const T & t) const
fk2p} {
Y2aN<>f return assignment < T > (t);
61Wh %8- }
H(tT8Q5i } ;
1O2jvt7M Sb.%B^O 0b}.!k9 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
*h
M5pw PVaqKCj:6W static holder _1;
5S
4Bz Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
VQ8Q=!] 4 u=v for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Kh7C7[& 而不用手动写一个函数对象。
R1~wzy ,}/6Za Gz:ell$ Slv91c&md, 四. 问题分析
]([^(&2 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。
c0Yc~&RF 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。
\:Q)X$6 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
-"6Z@8= 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
^@f.~4P*I 下面我们可以对这几个问题进行分析。
heScIe
N^` p^)w$UL}} 五. 问题1:一致性
[LM9^*sG2V 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
"t%Jj89a\ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
!3)WW)"!r 6h7TM?lt struct holder
&3 *#h {
r"!xI //
<UwYI_OX template < typename T >
6 IRa$h>H T & operator ()( const T & r) const
@plh'f} {
M{g.x4M@W return (T & )r;
O>d
[;Q }
sAS[wcOQ } ;
o>HU4O} rE%HNPO 这样的话assignment也必须相应改动:
h_5CWQSi 2
ZyO template < typename Left, typename Right >
oQ}K_}{> class assignment
'"T9y=9]s {
;_#<a*f Left l;
Gn^m 541 Right r;
$"ACg!=M public :
X#tCIyK,nV assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Y|S>{$W template < typename T2 >
V[0
ZNT& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
&qP0-x) } ;
bnZ H [l}H%S 同时,holder的operator=也需要改动:
x/0loW?q^ }$b!/<7FD template < typename T >
S0`u!l89( assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
VIg6' {
|nBs(>b return assignment < holder, T > ( * this , t);
U |Uc|6 }
\_x~lRqJJ 54#P 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
FuC\qF
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
xdh%mG:? -""(>$b2 return l(rhs) = r;
Py#TXzEcC 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。
#gVWLm< 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
SqZ .}s Qna*K7kv template < typename Tp >
fr`Q
5!0 class constant_t
EiVVVmm! {
_&r19pY const Tp t;
Q/0oe()) public :
]QGo(+ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
\1hQ7:f;\ template < typename T >
6!SW]#sD const Tp & operator ()( const T & r) const
O8~RfB {
L{oG'aK4 return t;
0O a&vx }
-us:!p1T } ;
b[J0+l\!" /=g/{&3[a> 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
-Jt36|O 下面就可以修改holder的operator=了
Z!3R gwr?(:? template < typename T >
<[K3Prf C assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
q:=jv6T# {
Dus!Ki~8(t return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
ozKS<< }
l,Fn_zO fL*+[v4 同时也要修改assignment的operator()
I%NeCd SgssNv template < typename T2 >
a#lytp T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
gq@8Z
AWn 现在代码看起来就很一致了。
}rUAYr~V Z iH~A7e62OZ 六. 问题2:链式操作
7$x%A&] 现在让我们来看看如何处理链式操作。
1OV] W
f 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
[SD
mdr1T$ 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。
hM[3l1o{| 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。
*qu5o5Q 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
eL.WP`Lz 56Z template < typename T >
E#,\[<pc struct result_1
U8-OQ:2. {
HD& Cp typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
T2_iH=u } ;
?#Y:2LqP C R x( yn 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:
;G[0%z+* ;WAa4r> template < typename T >
,.h@tN<C struct ref
EwmNgmYq {
mX!*|$bs typedef T & reference;
eiXl"R^ } ;
:@a0h template < typename T >
62MQ+H struct ref < T &>
0
/9 C=v {
\hn$-'=4 typedef T & reference;
^;F5ymb3U } ;
+25=u|#4r G"tlJ7$myQ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
V.6pfL <sw=:HU template < typename T >
A3*(c3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
NCY2^ {
"Q:h[) a return l(t) = r(t);
z`.<dNg }
'$eJATtC 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。
{> 8?6m- 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
R$66F>Jz^ xR8.1T?8 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
<EcxNj1 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
D_1O4/ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
B?yjU[/R +5 调用divide的对象返回一个add对象。
<1B+@ 最后的布局是:
~mwIr Add
QPh3(K1w^ / \
Od^Sr4C Divide 5
-Sn'${2 / \
LAY:R{vI _1 3
_*n
`*" 似乎一切都解决了?不。
m
OE!`fd 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。
FD&^nJ_{ 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。
J#ClQ% 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:
qS"#jxc==+ ]T)<@bmL template < typename Right >
!d U$1:7 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
t%J1(H Right & rt) const
}}ic{931 {
*/_ 'pt return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
^\kH^ }
SH#*Lc
下面对该代码的一些细节方面作一些解释
!s?SI=B8 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
FvYciU! 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
as('ZD.9 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
W amOg0 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
)B)f`(SA"< 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
t1"#L_<e 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
hvQXYo>TZx M_-L#FHX template < class Action >
i pl,{ class picker : public Action
&:IcwD& {
E/*&'Osq public :
;ISe@yR; picker( const Action & act) : Action(act) {}
k<CbI
V // all the operator overloaded
mF|KjX~s } ;
A0U9,M ^6R(K'E} Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
U*E)y7MY 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
\G7F/$g awvP;F?q| template < typename Right >
$COjC!M picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
\v5;t9uBZ {
H0sTL#/L \ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
E`V\/`5D }
^]'_Qbi]} esQ$.L Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
NdSuOkwwt 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。
Ej
5_d bk;uKV+< template < typename T > struct picker_maker
5V\",PAW {
JAP(J~ typedef picker < constant_t < T > > result;
@SpP"/)JY } ;
ZTz07Jt template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
; :q {
tq3Rc}
typedef picker < T > result;
%>_6&A{K,d } ;
@ \XeRx; _ZFEo< `' 下面总的结构就有了:
o kA< 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。
P\<:.8@$S picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
(_<,Oj#*S picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
t89Tt @cf 至此链式操作完美实现。
t|i<}2 'L-DMNxBr M@<9/xPS 七. 问题3
{>9ED.t 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
*B}O 3
V>$H\H template < typename T1, typename T2 >
e0(aRN{W ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
v=0G&x=/ {
m&gB;g3: return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
X<Z(,B }
3X1 1Gl x.wDA3ys 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:
`>`b;A4 zBTW& template < typename T1, typename T2 >
:?BK A0E struct result_2
y%;o {
z\A
),; typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
S#v3%)R } ;
jBOl:l,+ n=C"pH# 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?
m,!SDCq 这个差事就留给了holder自己。
i,a"5DR8 geqP. MR G$MEVfd" template < int Order >
`o295eiY(b class holder;
9J?s:"j template <>
vr'cR2 class holder < 1 >
dzPewOre* {
K)~a H public :
(IVhj^dQm template < typename T >
)y;7\-K0 struct result_1
matna {
c>{QTI:] typedef T & result;
'!8-/nlv1 } ;
],S {?!'1 template < typename T1, typename T2 >
9jqsEd-SW struct result_2
BLO ]78
{
O^row1D_ typedef T1 & result;
lV%1I@[M } ;
C-;w}
template < typename T >
uW[[8+t| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Yg3nT:K_Y& {
^PezV5( return (T & )r;
PC<_1!M] }
@r/~Y]0Ye5 template < typename T1, typename T2 >
]lBCK typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
C`ky= {
>20dK return (T1 & )r1;
-|KZOea }
6X%g-aTs } ;
)3:0TFS}}k >>$`]]7 template <>
3dj|jw5 class holder < 2 >
v/c]=/ {
`w\P- q public :
9yC22C: template < typename T >
|oXd4 struct result_1
ZDbe]9#Xh {
@|c]) typedef T & result;
QR'# ]k;>% } ;
vBl:&99[/ template < typename T1, typename T2 >
pF8 #H~ struct result_2
xi(\=LbhY {
o5?Y
typedef T2 & result;
[%N?D#; } ;
{ptHk<K:) template < typename T >
@e
GBF
Ns typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
aYb97}kI {
DJ:'<"zH7 return (T & )r;
qz>R"pj0g }
GgG#]a!_f template < typename T1, typename T2 >
Tgr,1)T typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
uoI7'
:Nv {
Q}L?o return (T2 & )r2;
yW=+6@A4 }
C$1W+( } ;
71{jedT A+0-pF2D r.\L@Y< 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
X&?s:A 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
n%7?G=_kj 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
uwSSrT LsuOmB| ^ return l(i, j) = r(i, j);
(jDz[b#OPz 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
lt&(S) SULFAf< return ( int & )i;
KaNs>[a8 return ( int & )j;
^x: lB> 最后执行i = j;
bPU
i44P 可见,参数被正确的选择了。
r_#dh lFyDH{! gYc]z5` Oti*"dV\:: wc4BSJa,19 八. 中期总结
j,+]tHC- 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
]$[sfPKA 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
ujX;wGje 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
V^5d5Ao 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Km8aHc]O~ D![v{0 er :]m.&r S, 0\= du Tn#Co$< p2i?)+z 九. 简化
+SH{`7r 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
F#sm^% _2 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
dWvVK("Wj 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
'|zrzU= 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
5FoZ$I +-*/&|^等
hu.o$sV3; 2. 返回引用。
ZP<<cyY =,各种复合赋值等
.+/d08] 3. 返回固定类型。
d}[cX9U/ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
v\Uk?V5T 4. 原样返回。
4V')FGB$ operator,
Kf[d@L 5. 返回解引用的类型。
rR> X< operator*(单目)
S=(O6+U 6. 返回地址。
o[Jzx2A< operator&(单目)
Go)$LC0Mi 7. 下表访问返回类型。
}|kFHodo operator[]
k||t<&`Ze 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
S'jg#*$ operator<<和operator>>
T$xBH ;/j2(O^ 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。
>CqzC8JF 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
E[]5Od5# No'?8 +i template < typename Left >
ecghY=% struct value_return
vA1YyaB {
E+]9!fDy< template < typename T >
N>!:bF struct result_1
H4w\e#| {
k2U*dn"9U typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
?BnU0R_r] } ;
cQU;PH] -Z"4W template < typename T1, typename T2 >
N]A# ecm struct result_2
"La;$7ds {
r!mRUw'u typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
?l0Qi } ;
YA4 D?' } ;
*j%x '+PKGmRW `<C<[JP:o 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
9{toPED 6Yj{%
G 下面我们来剥离functor中的operator()
lM6pYYEq= 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Gmz^vpQ]t 0@
Y#P|QF return l(t) op r(t)
AG N/kx return l(t1, t2) op r(t1, t2)
to'7o8Z return op l(t)
+3)r
szb72 return op l(t1, t2)
'r?ULft1 return l(t) op
~zqb{o^pT return l(t1, t2) op
?l0eU@rwQ return l(t)[r(t)]
E7:xPNU return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
=:-fK-d @Jzk2,rI 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
K3yQ0k
| 单目: return f(l(t), r(t));
!GqFX+!Ju return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
,@`?I6nKy 双目: return f(l(t));
HEF
e? return f(l(t1, t2));
g'(bk@<BP 下面就是f的实现,以operator/为例
fE-R(9K 6_Fr \H struct meta_divide
P8tdT3*6/ {
:
uncOd. template < typename T1, typename T2 >
m9 h '!X< static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
oJ74Mra {
35<A:jKS return t1 / t2;
r
)F;8( }
h.jJAVPi } ;
4l$OO;B |kYlh5/c d 这个工作可以让宏来做:
>HP
`B2Q
H b(iF0U>& #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
)kpEcMlR template < typename T1, typename T2 > \
N~v6K}`} static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
u^"
I3u8$ 以后可以直接用
\Z[1m[{ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
d1<";b2Jt^ 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
-50DGA,K6 (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。。。)
;CYoc4e <^5!]8*O 2{-29bq 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
bdg6B7%Q ^#9385 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
X0lPRk53( class unary_op : public Rettype
u_(~zs.N] {
;tjOEmIiU Left l;
"o5]:]h) public :
[jMN*p? unary_op( const Left & l) : l(l) {}
hsC T:1i (Xd8'-G$m template < typename T >
ujU,O%.n typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Fc~G*Gz~Z| {
nf.Ox.kM) return FuncType::execute(l(t));
-@pjEI }
cHjQwl )PX VR
T template < typename T1, typename T2 >
-'! J?~ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
77P\:xc {
<J/ =$u/ return FuncType::execute(l(t1, t2));
ma.84~m }
i?x gV_q; } ;
mMAN*}`O I|Oco?Q" }Q\%tZC#T 同样还可以申明一个binary_op
q~ H>rC(\ wZqYtJ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
oz)[- class binary_op : public Rettype
"H-s_Y# {
cS ~OxAS Left l;
3:)z+#Uk6 Right r;
ARKM[] public :
NXW*{b binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
u,^CFws_ l2D*b93 template < typename T >
bJ~H typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y t(D {
9]4Q@% return FuncType::execute(l(t), r(t));
sPH2KwEv }
3SVGx<,2 F-&tSU, template < typename T1, typename T2 >
T[oC='I+O typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u#0snw~)/ {
]}2)U return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
w0Qtr>" }
BEdCA]T } ;
O'<V[Y}6 O)'CU1vMb A_xC@$1e< 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
#N|\7(#~u 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
OF-k7g7 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
~tDYo)hH8 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
RRL{a6(? 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
@!8aZB3odt 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
TEtmmp0OD 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
8q2a8I9g 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
mQ"~x] 下面是修改过的unary_op
HW@wia eg0_ < template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
iq#{*:1 class unary_op
"+HJ/8Dd1 {
afm\Iv[* Left l;
LEb$Fd s,z~qL6& public :
19!?oeOU *1|7%*!8 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ACszx\[K3 ,06Sm]4L, template < typename T >
9vI~vl l struct result_1
w"hd_8cO {
BU`X_Z1) typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
-f+#j=FX } ;
odv2 (\ S
'a- E![ template < typename T1, typename T2 >
kDmm struct result_2
.u-a+ac< {
Y;i=c6 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
@8d 3 } ;
m1$tf
^ 5'2kP{; template < typename T1, typename T2 >
KC/O
EJ` typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{6i|"5_j {
#;[G>-tC return OpClass::execute(lt(t1, t2));
[vg&E
)V }
oC0ndp~+& 56V|=MzX] template < typename T >
HD j6E" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#]` uH{ {
fBS a8D3}` return OpClass::execute(lt(t));
a"Qf }
4~fYG| a NL21se } ;
%M6OLq!K K;F1'5+=D 01cBAu
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
Q\Ek U.[I 好啦,现在才真正完美了。
SUS=sR/N 现在在picker里面就可以这么添加了:
DAn2Pqf J8ni}\f template < typename Right >
4cjfn'x picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
fdl.3~.C {
c(Q@5@1y: return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
dC C*|b8h }
&
3#7>oQ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
MAh1tYs4D I)rnF qng ~,m y`I>|5[` +%dXB&9x|Z 十. bind
\xYVnjG, 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
4Aj~mA 先来分析一下一段例子
SNj-h>&Mha lF}[ YL nY'V,v[F int foo( int x, int y) { return x - y;}
@16GF!. bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
rN0<y4)! bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
sJ6.3=
c 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
F8pA)!AH 我们来写个简单的。
=uP?
?E 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
t"=5MaQk- 对于函数对象类的版本:
)+.=z yRXML\Ge template < typename Func >
mjeJoMvN)H struct functor_trait
b3A0o* {
R1];P*>%gZ typedef typename Func::result_type result_type;
BT7{]2?&V } ;
VD=H=Ju 对于无参数函数的版本:
p-4$)w~6i mixsJ}e template < typename Ret >
PTe L3L struct functor_trait < Ret ( * )() >
*X0>Ru[ {
| {9<%Ok4P typedef Ret result_type;
abo=v<mR } ;
.}IW!$
dq 对于单参数函数的版本:
!XPjRd q W[2]$TwT template < typename Ret, typename V1 >
Xa[k=qFo struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
=j.TDv'^nd {
Af3|l typedef Ret result_type;
3$?6rMl@y } ;
cBxGGggB 对于双参数函数的版本:
O<S.fr, #&Hi0..y template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
IuwE&# struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
!"^Zr]Qt+\ {
vJWBr:`L typedef Ret result_type;
s9Hxiw@D } ;
y:'Ns$+ 等等。。。
1wFu3fh@ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
5B=uvp|Y CsZ~LQ=DB template < typename Func >
s6H.Q$3L struct func_return
a?[[F{X9^ {
Iz0$T.T template < typename T >
Q'OtXs 80 struct result_1
EBy7wU`S {
$1yy;IyR typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
]az(w&vqg2 } ;
{4J. U1 _"D+XB template < typename T1, typename T2 >
T^v763% struct result_2
.a4,Lr#q. {
o[Ffa#sE typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
|A&;m}(Mt } ;
8$IKQNS } ;
jVff@)_S Kg%9&l 1K Vit{ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
JduO^Fit J"aw 1 template < typename Func, typename aPicker >
ZHTi4JY class binder_1
LG[N\%<!H {
.S//T/3O]Q Func fn;
s"jvO>[ aPicker pk;
M}8P _<, public :
#9,8{ O" g+#<;Gbpe template < typename T >
h>pu^ `hk struct result_1
Xg dBLb {
/4x\}qvU typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Q yqOtRk } ;
Kd:l8%+ M<-Q8a~ template < typename T1, typename T2 >
ebBi zc= struct result_2
Y 9$jJ1V {
~1O|4mssS typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
\F|)w|v } ;
'+9<[] 24J c`%7,= binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
p9"dm{ UT;%I_i!' template < typename T >
}#ink4dK: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t3)6R(JC {
lOm01&^"E return fn(pk(t));
H_&to3b( }
MG?,,8s O template < typename T1, typename T2 >
m)A:w.o typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9&sb,^4 {
0YiTv;mq; return fn(pk(t1, t2));
\Oq2{Sx\ }
;EBKzB } ;
{o~TbnC B $u/n _=HaE&
一目了然不是么?
|dR}S!fmG 最后实现bind
3Q,&D'];[ k8?._1t z"f@iJX?2 template < typename Func, typename aPicker >
U'=8:& picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
h$8h@2% {
6{6hz8 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
'V]C.`9c }
qA>#;UTp {Z2nc)|7C 2个以上参数的bind可以同理实现。
CcQc!`YC 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
q/@2=$]hH3 <tvLKx 十一. phoenix
(.UU40:t Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
n.g-%4\q 8:0/Cj for_each(v.begin(), v.end(),
h*R@ d (
r^5%0_F] do_
bTJ<8q [
p8'$@:M\ cout << _1 << " , "
qur2t8gnxq ]
lie,A .while_( -- _1),
P*KIk~J cout << var( " \n " )
t+v%%N_ )
NgTB4I8P );
+,,(8=5g -Cyo2wk 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
{py%-W 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
xX-r<:'tmi operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Krae^z9R 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Ao\P|K9MyL %,WH*") GL?b!4xx template < typename Cond, typename Actor >
@)d_zWE class do_while
LK DfV {
.2&L. Cond cd;
p3vf7 eqn Actor act;
W5Jw^,iPd public :
#1-WiweO template < typename T >
K 4GuOl struct result_1
uH*6@aYPo {
_0+X32HjJ typedef int result_type;
GST#b6S } ;
@_kF&~ x3i}IC do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
lpXGsKH2 hJ(vDv% template < typename T >
Z[Tou typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
i.^ytbH {
U)G.Bst do
a <C?- g| {
JOuyEPy act(t);
opH!sa@U }
*;@wPT while (cd(t));
3RaW\cWzg return 0 ;
_^W;J/He }
U;W9`JT<.f } ;
nF'YG+;|@ P!]uJ8bi _tHhS@ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
M z&/.A 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
l:'#pZ4T 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
0!,uo\` 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
=.z;:0]'n 下面就是产生这个functor的类:
KRL.TLgq) j{lurb)y %M`48TW) template < typename Actor >
fHd[8{;P: class do_while_actor
:|n[z jK/S {
{.2\}7.c Actor act;
2yJ{B public :
'^TeV= do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
:EOai%i Jw _>I template < typename Cond >
'Ou C[$Z picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
qHZDo[ } ;
s|WwBT P] *x6c^n U>lf-iI2B 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
1dLc/,| 最后,是那个do_
(T*$4KGV OK]Q Db 6C2~0b class do_while_invoker
]JkEf?;. {
u{DEOhtI4 public :
}`gOfj)?i template < typename Actor >
KhND
pwO" do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
K.xABKPVc
{
cTGd< return do_while_actor < Actor > (act);
%g@?.YxjT }
7
0?iZIK _ } do_;
WnG2\(U p=:Vpg<! 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
ZGZNZ}~# 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
n1PptR 最后来说说怎么处理break和continue
e%cTFwX?n 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。
3SIqod;% 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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