一. 什么是Lambda
.!~ysy 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
\];|$FQg 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+06pj4Ie HJr/N)d bpsyO>lx/ G5qsnTxUJ class filler
Lx-%y'P {
8nI~iN?" public :
[g}^{ $` void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
N,w6 } ;
q<\r}1Dm +_:p8,
5o |!K&h(J| 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
|6NvByc, :vi %7 ]/!*^;cY( Q+f|.0r for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
s-*N_Dv pXNhU88 V.3#O^S 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
ybJa: }|h-=T ' m:Rx<E
E 7eq.UyUxs 二. 战前分析
3wN4kltt 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
CH+%q+I 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
hak#Iz0[C g{DOQA
=pe O% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
6iQqOAG /* --------------------------------------------- */
Yaq0mef0 vector < int *> vp( 10 );
_x5-!gK
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
2^s@n3t /* --------------------------------------------- */
qb nlD\ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
2;]tIt d1 /* --------------------------------------------- */
vasw@Uto) int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
toF6 Z /* --------------------------------------------- */
'NWvQR<X for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
BfCib]V9C /* --------------------------------------------- */
=SJ[)| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
|QzJHP @ '
Sd&I:? sUF5Yq:9 .~'q
yD2V 看了之后,我们可以思考一些问题:
y~_x 1._1, _2是什么?
Iy5W/QK6 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
~i^,Z&X: 2._1 = 1是在做什么?
xG~-. 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
DvEII'-h Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
Wm8BhO 3sBWtz q&ed4{H< 三. 动工
EHe-wC 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
fR.raI4et PmId #2f a[^dK- F`Vp template < typename T >
Zo-Au class assignment
zh !/24p9 {
JmF`5 T value;
K~L"A]+ public :
@TKQ_7BcB assignment( const T & v) : value(v) {}
-NG9?sI\U template < typename T2 >
=L$RY2S" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
"z.!h(Eq } ;
7.5\LTM>9e K6<1& !/&~Feb 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
tORDtMM9+ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
GmGq69]J* n;b9f|&z 0g#?'sD QqY42hR class holder
'U`I {
DF#WQ8?$] public :
9DXu*} template < typename T >
]:^kw$ assignment < T > operator = ( const T & t) const
)fZ5.W8UE] {
G`!;RX return assignment < T > (t);
BJ/#V) }
9.goO|~B~ } ;
OQX ek@~2 `~t$k7wm= Pb D|7IM 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:
qj|B #dU E{9{%J static holder _1;
YpZ9h@, Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
.+AO3~Dg 5Q72.4HH for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
X 'bp?m 而不用手动写一个函数对象。
}Lwj~{ **YNR:#Y RZE:WE;5 PZA;10z 四. 问题分析
$j}sxxTT 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
e$(i!G) 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
7 -V_)FK2c 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
f4T-=` SO 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
?Ve5}N 下面我们可以对这几个问题进行分析。
J=]w$e ?.P Zr2QeLQC( 五. 问题1:一致性
FkECY 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
B
9]sSx 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
!r!Mq~X<= 7!N5uR struct holder
CM's6qhQnn {
)@`w^\E_~_ //
1y8:tri>N template < typename T >
tT#Q`cB T & operator ()( const T & r) const
\ZDT=? {
yM D*>8/ return (T & )r;
3yD5u }
|-aj$u%~ } ;
d`nS0Tf' r@<; 这样的话assignment也必须相应改动:
+#H8d1^5 B
9Mwj:)} template < typename Left, typename Right >
$kz5)vj " class assignment
i+cGw {
o-'i)pp Left l;
.y2<2eW Right r;
}>XSp)"{l public :
(&hX8 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
qK1V!a2 template < typename T2 >
(1}Ndo^;w T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
`y6l^ep } ;
|95/'a* `oz7Q(` 同时,holder的operator=也需要改动:
".i{WyTt $xZk{ rK template < typename T >
Oc'z?6axWv assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
SCH![Amq {
a!^wc, return assignment < holder, T > ( * this , t);
A07P$3>/W }
+@qk=]3a B# H 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
IFTW,9hh 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
YXg
uw7%\ tr/dd&(Y1 return l(rhs) = r;
f8^58]wx0 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
7VXeu+-P 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
*nW9)T 8k`zMT template < typename Tp >
(MIw$)#^ class constant_t
xR&,QrjQG {
dS&8R1\>1 const Tp t;
B:r-')!0$# public :
"=n8PNV/
c constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
;Gs**BB& template < typename T >
.}<B*e=y const Tp & operator ()( const T & r) const
9iy|= {
@
:4Kk
4g1 return t;
E\*",MGL }
9cmJD5OO } ;
2!3&Ub#FO q5W'P> 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
l>(G3lIw 下面就可以修改holder的operator=了
`pMI[pLZe 2*L/c- template < typename T >
fBOPd= assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
>C}RZdO~ {
kZ.3\ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
) IhY&?jk? }
GDB>!ukg
U44H/5/ 同时也要修改assignment的operator()
)x7hhEk=^ *vO'Z & template < typename T2 >
piFQ7B T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
e,*[5xQ 现在代码看起来就很一致了。
;2|H6IN" ^aW[~ c 六. 问题2:链式操作
feW9>f; 现在让我们来看看如何处理链式操作。
u"gp"> 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。
dR+$7N$ 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。
v+sbRuo8 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。
iP%=Wo. 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
F]*-i 55S 7&)F;;H template < typename T >
k9xKaJ%1 struct result_1
6v#G'M#r {
!v L:P2 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
`@D4?8_ } ;
iIw
ea` =x'%zUgE 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:
urB3 9p4U\hx template < typename T >
ex+AT;o struct ref
5Z,lWp2A {
B,Brmn typedef T & reference;
?$c } ;
5UjQLB template < typename T >
kwR@oVR^ struct ref < T &>
,GnU]f {
z0[ZO1Fo( typedef T & reference;
g:M7/- " } ;
b]#d04] !S-U8KI| 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
F8Wq&X#r 1[`<JCFClc template < typename T >
6{X>9hD typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
.A/H+.H; {
Rk[ * p return l(t) = r(t);
ItPK }
CM1a<bV< 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
*KH@u 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
8|NJ(D-$ "%t`I) 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
r_E)HL/A _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Q$L(fHkw _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
8Jj0-4] +5 调用divide的对象返回一个add对象。
np^<HfYV 最后的布局是:
p'k+0= Add
7~nCK / \
c.Z4f7 Divide 5
]Hy PJ / \
]/Qy1, _1 3
MwqT`;lb 似乎一切都解决了?不。
veg!mY2& 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
CZRo{2!?U 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
Z<<gz[$+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:
f {Z%:H ja- ~` template < typename Right >
i%4k5[f.: assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
-z$2pXT ^ Right & rt) const
HbfB[% {
y?#J`o-
O return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
B!ibE<7, }
(x0*(*A} 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
lkg*AAR?' XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
Z[S+L"0 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
hyfnIb@~} 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
r;X0B 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
8{]Gh 0+ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
vcO`j<` 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
\N , ' + oImgj4C2L template < class Action >
AWXpA1( class picker : public Action
?lN8~Ze {
M2Fj)w2 public :
'#PqI)P picker( const Action & act) : Action(act) {}
l)*,18n // all the operator overloaded
qK
vr*xlC } ;
_JTxm>
3;S`< Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
0(/D| 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
Wo+CQH6( S/<"RfVU#o template < typename Right >
hdJwNmEA> picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
[RPAkp {
UW[{d/.wC return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
0/@ X!|X }
Jhy
t)@7/, 6.h Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
=/JF-#n/MA 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
6y,P4O*q _s^:zPl template < typename T > struct picker_maker
L|lmStwe {
6mpg&'> typedef picker < constant_t < T > > result;
N46$EsO!h } ;
vd7N&c9 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
0$L0fhw. {
@U3foL2\ typedef picker < T > result;
k;_KKvQ } ;
EH*ym#Y zB6u-4^wT 下面总的结构就有了:
~/jxB)t 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。
v;]I^Kq 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。
BT#=Xh picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
k3>ur>aW 至此链式操作完美实现。
$W {yK+N ,mjfZ*N
gr`Ar; 七. 问题3
Z\=04[ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
j H.Ju|nO jXY;V3l template < typename T1, typename T2 >
SAG`^t ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K+@eH#Cv,( {
Vx6?@R return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
k/_8!^:' }
|[owNV> Uy59zB2|= 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
Zp(=[n5 IFrb}yH template < typename T1, typename T2 >
GtM(
Y struct result_2
7}'A)C>J; {
o d}EM_ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
?)mhJ/IT } ;
_@/C~ _h1 HuL 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
MO~~=]Y' 这个差事就留给了holder自己。
..]*Ao2 RJRq` T|m A!ioji+{[ template < int Order >
{;iHYr-zs class holder;
/}nrF4S template <>
_D>as\dP class holder < 1 >
88#qu. {
hk@`N;dn public :
B]|6`UfB template < typename T >
vNz;#Je struct result_1
t$H':l0 {
pdi=6<?bd typedef T & result;
6/[Z178m } ;
^5;vx template < typename T1, typename T2 >
)ew[ Ak| struct result_2
?{"XrQw {
VqD[G<|9T typedef T1 & result;
P^8^1-b } ;
V/3 {^Fcr template < typename T >
e|b~[|;*= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
T,WKoB {
bvipbf[m< return (T & )r;
nxyjL)!)0 }
Ns.3s7& template < typename T1, typename T2 >
(}{_]X|e typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
:vYtMp {
`! nJS| return (T1 & )r1;
'T )Or,d }
m%oGzx+ } ;
2#AeN6\@ 7`blGzP_ template <>
S9HBr class holder < 2 >
iY
^{wi~? {
~5r=FF6 public :
<AI>8j6#B template < typename T >
c Q(}^KO struct result_1
-XBKOybHBO {
|;A9A's typedef T & result;
9Hf*cQ } ;
cW)Oi^q%o2 template < typename T1, typename T2 >
NZo<IKD$ struct result_2
oe(9mYWKa6 {
t1e4H=d> typedef T2 & result;
01LZE,. } ;
}rzdm9 template < typename T >
xdd:yrC typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
~~C6)N~1 {
0).fBBNG return (T & )r;
T!l
mO? Q }
8^/+wa+G template < typename T1, typename T2 >
cT-K@dg typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
3yTQ {
@72x`&|I?u return (T2 & )r2;
4 ,p#:! }
n$.1Wk" } ;
Mn]}s:v C(-[ Y! aGPqh,<QD 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
Q0V^PDF 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
0jR){G9+ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
T>#TDMU#Fm w$gSj/ return l(i, j) = r(i, j);
paW'R +Rck 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
JAc@S20v\ Bu7A{DRf return ( int & )i;
r_Lu~y| return ( int & )j;
luW
<V> 最后执行i = j;
h ZoC _\ 可见,参数被正确的选择了。
g-."sniP$g p1Q/g Il A)8rk_92Q qE>i,|rP` |vv]Z(_ 八. 中期总结
\).Nag + 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:
SK's!m:r= 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Q> kiVvc 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
saatU;V 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
K<c2PFo)Q y:Z$LmPc< z{%oJ_ y k?SD1hj +Dv 7:x7 !0`lu_ZN 九. 简化
vx'l>@]k 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
XmP;L(wa 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
MzcB3pi 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
/x$}D=(CZ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
!?jK1{E3 +-*/&|^等
+<&E3O r 2. 返回引用。
nt7|f,_J =,各种复合赋值等
P"b8!k? 3. 返回固定类型。
d>UnJ)V} 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
R0{Qy*YQ` 4. 原样返回。
!6lOIgn operator,
^D>fis 5. 返回解引用的类型。
]* 0(-@ operator*(单目)
19'5Re& 6. 返回地址。
+6
ho)YL operator&(单目)
U<Vy>gIC 7. 下表访问返回类型。
X1Qr_o-BR operator[]
ThtMRB)9 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
6_WmCtvF operator<<和operator>>
Z%#^xCz;w> |7y6
pz 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。
[~COYjp 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
+@e
}mL\8 J<rlz5': template < typename Left >
:i.t)ES struct value_return
m;c3Z- {
6Z Xu,ks} template < typename T >
x.ba|:5 struct result_1
hqL+_|DW {
8yn4}`Nc@ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
0 <g{ V } ;
)Bo]=ZTJ^ gSb,s [p&+ template < typename T1, typename T2 >
)T9~8p. struct result_2
NddO*`8+) {
^}J<)}Q typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
s'TY[ } ;
[_V:) } ;
K U$`!h /HZv RpYcD 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
T<P0T< ]w!0u2K<Q\ 下面我们来剥离functor中的operator()
s"WBw'_<< 首先operator里面的代码全是下面的形式:
$C uR}g 6x/s|RWL1 return l(t) op r(t)
}-74 f return l(t1, t2) op r(t1, t2)
9mDnKW return op l(t)
"Kq>#I'%W return op l(t1, t2)
FI$XSG return l(t) op
grspt} return l(t1, t2) op
ytiyF2Kp return l(t)[r(t)]
z3W3=@ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
?_%u)S*g @MOCug4 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:
{ D+Ym%n 单目: return f(l(t), r(t));
P_&p=${ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
nM8[ 双目: return f(l(t));
*GJ:+U&m[ return f(l(t1, t2));
b!^@PIX 下面就是f的实现,以operator/为例
|NJ}F@t/5 B$?^wo struct meta_divide
,:UX<6l
R {
'C^;OjAg template < typename T1, typename T2 >
%m`zWg- static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
&n>7Ir {
L=]p_2+ return t1 / t2;
xzr<k Sp }
0q#"clw } ;
n1,S_Hs
JRY_nX 这个工作可以让宏来做:
Zj!Abji=O Ys3uPs #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
_~&9*D$
{> template < typename T1, typename T2 > \
lL0M^Nv static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
m(_9<bc> 以后可以直接用
nxfoWy DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
~8{sA5y 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
KP{3iUqvO (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。。。)
to`mnp9Z T<yb#ak KmmQ ,e% 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
4x=(Zw_X ~KPv7WfG template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
4-^[%&>} class unary_op : public Rettype
"VTF}#Uo {
)R &,'`\ Left l;
DpvrMI~I_ public :
<#*.}w~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
3{ "O,h .3X Y&6 template < typename T >
A
gWPa.'3 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
d:rGyA] {
$FX,zC<= return FuncType::execute(l(t));
g`[$XiR }
8:dQ._#v :c=.D;, template < typename T1, typename T2 >
jDX>izg;V typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-[heV| $; {
Wekqn!h return FuncType::execute(l(t1, t2));
#^0( }
g)1X&> } ;
dYF=c 1m)M;^_ !MV@)
(. 同样还可以申明一个binary_op
W5 ec #|f~s template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
JN(-.8< class binary_op : public Rettype
uMd. j$$ {
BJy;-(JP Left l;
+>tUz D Right r;
Fr [7 public :
?fK1 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
BC7 7<R!E) \Y5W!.(%w template < typename T >
H=~9CJ+tc typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:_HF j.JW {
7lA:)a_!] return FuncType::execute(l(t), r(t));
`hUHel;6 }
@D[`Oj) /X#z*GX template < typename T1, typename T2 >
\TbVS8e^ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)(TAT< {
G;1?<3 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
S
v`qB'e2 }
MbA\pG'T } ;
H"Dn]$Q\Z #g9ZX16} |He=LQ}0 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
"rNL
`P7 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
SSA W52xC DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
C5X(U: 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
Jp~zX
lu 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
sWqM?2g 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
cUk*C 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
5kMWW*Xtf 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
n7! H:{L 下面是修改过的unary_op
tef^ShF] ^}$O|t template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
vhgLcrn class unary_op
{C3Y7< {
3yO=S0` Left l;
KoBW}x9Jp ;_+uSalt public :
m_7
nz!h dh -,E unary_op( const Left & l) : l(l) {}
d)ahF[82 m%r/O&g template < typename T >
#wR;|pN struct result_1
eJ@~o{,?> {
GbZ;#^S typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
K=\O5#F?3 } ;
jNyoN1M #&8rcu;/ template < typename T1, typename T2 >
PK2~fJB struct result_2
I'!/[\_ {
Wf26 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
QlZ@ To } ;
!0}\&<8/m WO*9+\[v template < typename T1, typename T2 >
LKF/u` 0dP typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^J/)6/TMXm {
zI;0& return OpClass::execute(lt(t1, t2));
WF2-$`x }
4P8*k[. Jjm|9|C, template < typename T >
K[?Xm"4 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
n1v5Q2xw {
g@ith&*=h return OpClass::execute(lt(t));
[(mlv42" }
3iX?~ sRhKlUJG } ;
*_-'/i j`>^1Q Y%aWK~O 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
rZ03x\2 好啦,现在才真正完美了。
-ysn&d\rV 现在在picker里面就可以这么添加了:
[2c{k ROb\Rxm template < typename Right >
19U]2D/z picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
!{%: qQiA {
$jzFc!rs return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
~$,qgf }
,<Kx{+ [h 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。
i@P}{ j? i#L}.I S?0$? w? l.=p8-/$'7 g=8un`]7 十. bind
!q"cpL'4 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。
uaPx" 先来分析一下一段例子
^TdZ*($5 P:xT0gtt hpbf&S4 int foo( int x, int y) { return x - y;}
PAF8Wlg bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
9$*s8}| bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
7<\C?`q" 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。
C(?blv-vM0 我们来写个简单的。
V-yUJ#f8[ 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 T%/r, 对于函数对象类的版本:
+0$/y]k r%]Qlt~K template < typename Func >
Jh/ E@}' struct functor_trait
X` YwP/D {
>l5$ 9wO typedef typename Func::result_type result_type;
6<'K~1do: } ;
pox,Im 对于无参数函数的版本:
'DbMF?<. r7mD{0s* template < typename Ret >
",qU,0 struct functor_trait < Ret ( * )() >
:D:DnVZ-[@ {
f>$``.O typedef Ret result_type;
Wd,a?31| } ;
_.)eL3OF 对于单参数函数的版本:
)6X.Nfkb^k -7qIToO. template < typename Ret, typename V1 >
fz_nsVD struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
ZI>km?w {
afG{lWE) typedef Ret result_type;
pbXi9|bI } ;
()T[$.( 对于双参数函数的版本:
oMH.u^b]fT ^%T7. 1'x template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
io2)1cE&f struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
R!\EKH {
3,X/,' typedef Ret result_type;
:Ixx<9c. } ;
9"{W,'r&d 等等。。。
j7QX,_Q 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
?uL eFD uzr\oj+> template < typename Func >
k=ytuV\ struct func_return
S::=85[>z {
\E1U@6a template < typename T >
,L>
ar)B struct result_1
= "ts`> {
+a@GHx4- typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%|W.^q } ;
l ,|%7- a6xj\w template < typename T1, typename T2 >
sYSLmUZ{ struct result_2
RzKb{>
;A {
NPnHH:\; typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%:v`EjRD0 } ;
=qVP] 9 } ;
~#K@ADYr :a[Ihqfg tA.`k;LT 最后一个单参数binder就很容易写出来了
L71!J0@a# nSx8E7 |V template < typename Func, typename aPicker >
(t^n'V class binder_1
~EiH-z4U {
n||A" @b\ Func fn;
?i\;:<e4 aPicker pk;
uYI@9U public :
y^>Q/H\
fT\:V5- template < typename T >
)=pD%$iq struct result_1
}
l667N {
}=](p-] 5 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
5f'DoT } ;
alMYk l~s7Ae template < typename T1, typename T2 >
lJ;J~> struct result_2
EV M7Q> {
Z4TL6]^R typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
w42OF7f } ;
zk_Eb?mhwV ;zTuKex~ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Ol/\t 6aO2:|:yP template < typename T >
}Nj97R typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
sfT+i;p {
, :n|
?7 return fn(pk(t));
yY{kG2b, }
@r^!{ template < typename T1, typename T2 >
q}|U4MJm typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<z+:j!~ {
%V G/ return fn(pk(t1, t2));
b]Kk2S/ }
6(&Y(/ } ;
.\Fss(Zn U%B(5cC rt7<Q47QE 一目了然不是么?
`NRH9l>B7 最后实现bind
`m@U!X
: 9!%ZD "bQ[CD template < typename Func, typename aPicker >
j F"YTr6 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
| $^;wP {
@`"AHt return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
b8KsR=]4I }
9-1#( Y6S VaZn{z 2个以上参数的bind可以同理实现。
n`Z"rwKmNw 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'(l&/4z{ GOy%^:Xd 十一. phoenix
VL+C&k v] Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
$& ~;@*[ D87|q4 for_each(v.begin(), v.end(),
&-yGVx (
t q50fq' do_
2C^B_FUg|] [
LE^G&<! cout << _1 << " , "
PaB!,<A ]
0'Z\O
.while_( -- _1),
SkNre$>t{ cout << var( " \n " )
j=+"Qz/hr_ )
^H'a4G3 );
EpPf_ \o ^4Am
%yyT 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:
`b5 @}', 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
yBed kj operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
we7c`1E 那么我们就照着这个思路来实现吧:
.aOnGp {i~8 : )vB2!H/ template < typename Cond, typename Actor >
y %8op:' class do_while
H5>hx{ {
/
jTT5 Cond cd;
k,Qskd-N] Actor act;
:c[n\)U[aa public :
uwIc963 template < typename T >
uYG^Pc^v struct result_1
WP**a Bp {
Px@/Q typedef int result_type;
S&jesG-F } ;
S]3Ev#> R\Z:n* do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
NF$\^WvYSP N[|Nxm0z/C template < typename T >
g+8hp@a typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1n*W2:,z {
~`#-d ^s: do
OK|qv [ {
" K* act(t);
xFv;1Q }
JOnyrks while (cd(t));
4JIYbb-a' return 0 ;
lG<hlYckv }
I,6/21kO } ;
8euZTfK9e )x,8D ~p' $3+PbYY 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
m(OvD! 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
,"}Rg1\4t 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
*~$~yM/~3U 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。
{ >{B`e`$ 下面就是产生这个functor的类:
)
iQ
BfTcI) o/cjXun* template < typename Actor >
:7N3N class do_while_actor
8
(jUe {
cF T 9Lnz Actor act;
[t]X/O3< public :
6qvp*35Cx do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
oSb, :^Wl >n5:1.g template < typename Cond >
xom<P+M!| picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
{1J&xoV" } ;
a)-FGP^ bucR">_p 7Ob*Yv=[ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
u8zbYd3 最后,是那个do_
}}{!u0N},V 6"j_iB {.e=qQ%P5) class do_while_invoker
:q##fG'm/ {
iP~,n8W public :
=/Aj template < typename Actor >
%T`U^Pnr do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
=wu*D5 {
5m$2Ku return do_while_actor < Actor > (act);
i@"e,7mSG }
<pLT'Y= } do_;
gW(gJ;
L,% |Yi)"- 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
#:fQ.WWO 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
n7LfQWc 最后来说说怎么处理break和continue
DR9: _ 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。
jD,Baz< 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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