一. 什么是Lambda
"^w]_^GD$d 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
PZE0}>z 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
/2UH=Q!x4E :*ing 0y
7"SiFY -BRc8 / class filler
xIxn"^' {
sm0x LZ public :
5b!vgm#]) void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
-~v|Rt } ;
uJFdbBDSh fBRo_CU8! yRSTk2N@ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
biSz?DJ> D2](da:]8) N}pw74=1 g#F?!i-[F for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
2"Ecd @6{~05.p
b%<9Sn
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
D B-l$rj ue4Vcf 0J?~N`#O| Y' %^NP}o 二. 战前分析
G?EoPh^m 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。
(yF:6$:# 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
:uWw8` _AQb6Nb
\^ZlG. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
P%{^ i] /* --------------------------------------------- */
4a'N>eDR vector < int *> vp( 10 );
r<K(jG[:{f transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
V,q](bg /* --------------------------------------------- */
Pa{%\dsv sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Sx?ua<`:d /* --------------------------------------------- */
JHz
[ 7 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
pQshUm"_ /* --------------------------------------------- */
<\NY<QIwFw for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
B$b +Ymu /* --------------------------------------------- */
in~D for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
'NX```U0 .q9
$\wM/ [x9KVd ^d 1+9W+$=h2 看了之后,我们可以思考一些问题:
wQe_vY 1._1, _2是什么?
JsDpy{q 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。
W#KpPDgZE 2._1 = 1是在做什么?
&?q/1vLa 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。
*MJX? 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。
_59huC. kPVO?uO LL2=& VK 三. 动工
lrv3fPIW 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
-amBB7g Zrvz;p@~ !q9+9 *6 Zn
''_fjh template < typename T >
5[A@gw0u class assignment
.v$D13L(o {
N'g>MBdI T value;
'R
c,Mq' public :
lEhk'/~ assignment( const T & v) : value(v) {}
`}mcEl template < typename T2 >
K Pt5=a T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
NMa}
< } ;
Qj.l:9% >rJnayLF c6X}2a' 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
%jJ>x3$F 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
/J:bWr ;9#Z@]p
FE2f'e `"&da#N] class holder
W!?7D0q {
iy 14mh\ ~ public :
;K!]4tfJ template < typename T >
(&+kl q assignment < T > operator = ( const T & t) const
.)<(Oj|4 {
p' + return assignment < T > (t);
Gcig*5 }
LAd\ Tvms } ;
X!m9lV< jC7&s$>Q"g 3WUTI( 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:
BI $ mw='dFt static holder _1;
IuNiEtKx Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
}jVSlCF@t t=-SH^$SR for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
OU/MiyP2 而不用手动写一个函数对象。
op6CA "w .R9IL-3fO A@sZ14+f #1c_ev H 四. 问题分析
wyQzM6:,yX 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
*7h!w!LN~ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
^d~1E Er 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
j&
<i& 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
jSwf*u 下面我们可以对这几个问题进行分析。
R0L&*Bjm ]Yvga!S"C 五. 问题1:一致性
qt;y2gf= 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
"Q?k'^@ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
^",ACWF4Sk :@!ic<p struct holder
UGuxV+Nwf {
-tyK~aasQ //
GF5^\Rf template < typename T >
|"9 #bU T & operator ()( const T & r) const
Xa[?^P {
bf!M#QOk? return (T & )r;
tc!wLnhG }
"B8"_D& } ;
V`7FKL@" %o:2^5\W 这样的话assignment也必须相应改动:
Pw;!uag e&qh9mlE template < typename Left, typename Right >
H03jDM8Q class assignment
yNqe8C,>e {
'qF#<1& Left l;
pTyi!:g3W Right r;
n Ml%'[u public :
ul ER1\W assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
&2=dNREJ}1 template < typename T2 >
O=dJi9;`#_ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
GR"Eas.$ } ;
V]vc(rH S.d^T]( 同时,holder的operator=也需要改动:
^=^z1M2P Myq5b`z template < typename T >
MiRdX#+Y assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
wu4NLgkE {
v^_mFp-}\ return assignment < holder, T > ( * this , t);
Iy.rqc/86 }
h'$9C QlHd,w 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。
E gDQ+(
- 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
m/@<c'i ocyb5j return l(rhs) = r;
+\{&2a? 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。
if]Noe 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
<6G11-K hAjM1UQ,Y template < typename Tp >
QZ?=M@|f class constant_t
5 XA=G {
?^EXTU85`" const Tp t;
W7\&~IWub public :
Cua%1]"4w constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
%c1#lEC2xN template < typename T >
d|*"IFe const Tp & operator ()( const T & r) const
\6 93kQ {
u^j {U} return t;
9P<[7u }
7rC uu *M } ;
snt(IJQ q,3;m[cA 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
QERU5|.wc 下面就可以修改holder的operator=了
//&j<vus !gmH$1w template < typename T >
: ~ A%# assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
u?[ q=0.J7 {
!8@*F return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
3 s>'hn }
^o !O)D-q 6ITLGA 同时也要修改assignment的operator()
,JEbd1Uf /S\cU`ZVe template < typename T2 >
TbehR:B5g T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
lI/0:|l 现在代码看起来就很一致了。
bhs(Qzx O3.C:?;x 六. 问题2:链式操作
$^tv45 现在让我们来看看如何处理链式操作。
e\b`n}nC 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
ZCg`z 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
;_:Oo l, 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
!4rPv\ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Oc&),ru2l CWO=0_>2 template < typename T >
j4R 4H; struct result_1
=_[Z W {
w18RA#Zo/ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
c[ht`!P } ;
<fdPLw;@e4 7rHS^8'H& 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
ofW+_DKB?l kHJ96G template < typename T >
@S 6u9v struct ref
m/`IGT5J {
LihjGkj\g typedef T & reference;
t?^9HP1b_ } ;
9B+wYJp template < typename T >
_B,_4} struct ref < T &>
d/7l efF {
Iwpbf Z typedef T & reference;
+@VYs*&& } ;
Z v0C@r <3hA!$o~ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
^t[HoFRa k*-NsNPw$ template < typename T >
7?)/>lx\>$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
NfE.N&vI_c {
yoqa@ V return l(t) = r(t);
Ak~4|w- }
fn9#>~vrD 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。
S)%_we LW7 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
=z:U~D J -Qh/d%] 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
oj}"H>tTp _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
*rqm8z50a _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
?kt=z4h9( +5 调用divide的对象返回一个add对象。
|ZU#IQVQfn 最后的布局是:
#/j ={*- Add
^ua12f / \
ykq'g| Divide 5
z^sST / \
!v!N>f4S$ _1 3
b2h":G|s 似乎一切都解决了?不。
H?}wl% 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。
Q2C)tVK+ 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。
h'^FrWaU/ 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:
@~jxG%y86 b?kPN:U#N/ template < typename Right >
*kaJ*Ti-/ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
gwQvao Right & rt) const
\Tq"mw9P {
=cfm=+ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;.Zh,cU }
DY><qk 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
6tOi^+qN 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。
X9'xn 0n; 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。
\;
bWh 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。
xQz#i-v 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。
}(=ml7 )v 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?
;]h.m)~| 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:
Ea`OT+#h(* ?~qC,N [ template < class Action >
b~!om class picker : public Action
{v+a!#{c7 {
|h1^Gv public :
II# picker( const Action & act) : Action(act) {}
~yN(-I1P // all the operator overloaded
/v&`!nKu } ;
q<}PM H!JWc'(<$ 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=m&^Jpp 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:
k
E_ky) eH=c|m]!P template < typename Right >
3Vu8F" picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
$f(agG] {
wU0K3qZL return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
"4[<]pq }
Ao!=um5D J ~\bHfiIDy Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
kt<@H11 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。
j@g!R!7)
H8"tbU template < typename T > struct picker_maker
iJ*%dio {
-t b;igv typedef picker < constant_t < T > > result;
O<iI } ;
g!5#,kJM template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
3It8&x: {
>;.* typedef picker < T > result;
-~0'a } ;
/^QFqM; Ris-tdg 下面总的结构就有了:
PE7t_iSV 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。
@_uFX!; 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。
"{6KZ! +0 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
"D!Dr1 至此链式操作完美实现。
DUPmq!A `0[fLEm R_~F6O^EO 七. 问题3
p|;o5j{ 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。
wISzT^RS
X{|k<^: template < typename T1, typename T2 >
6z`8cI+LRw ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vy:6_ {
X~#@rg!" return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
@hBx,`H^ }
OT"lP(, (F_7%!g1d 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:
}K+\8em p\)h",RkA template < typename T1, typename T2 >
5Wj5IS/ struct result_2
7~ILRj5Nq {
5M]6'X6I typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
8*"rZh}' } ;
s>V*=#L 6l=M;B7:i 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?
1gL8$.B? 这个差事就留给了holder自己。
vatx+) )/i4YLO X ^9t template < int Order >
8F.(]@NY class holder;
H?ieNXP7{ template <>
~ 6TfW~V class holder < 1 >
xDNw/' {
6pSRum public :
78\\8* template < typename T >
#NSaY+V struct result_1
mfUKHX5 {
%Ud.SJ3 typedef T & result;
jWz|K } ;
Ab/v_mA; template < typename T1, typename T2 >
C} |O#"t^\ struct result_2
I(F1S,7 {
]eORw$f typedef T1 & result;
s 0 =@ &/ } ;
Ynv 9v\n| template < typename T >
,[+ZjAyG}# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
9?v) {
^D0/H
N return (T & )r;
/o~
@VF: }
Di]Iy template < typename T1, typename T2 >
>f3k3XWRT typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
-{.h\ {
REeD?u j return (T1 & )r1;
^?JEyY }
q|m#IVc } ;
0R.Gjz*Q z2$FYn Q template <>
zkw0jX~ class holder < 2 >
tVK?VNW {
!hpTyO+% public :
*T1L)Cp template < typename T >
9$}+-Z struct result_1
axt6u)4%7: {
c1=;W$T(s typedef T & result;
a .B\=3xn } ;
PLlx~A template < typename T1, typename T2 >
#nt<j2}m struct result_2
-uS7~Ww.a {
e{d_p%( typedef T2 & result;
'bd=,QW } ;
7~QwlU3n<F template < typename T >
hwG||;&/H typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
6+5(.z-[ {
.T[!!z#^ return (T & )r;
u&Ie%@:h9R }
Vz+=ZK r5 template < typename T1, typename T2 >
=D;UMSf typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
]*t*/j;N {
.XZ 71E return (T2 & )r2;
9e|{z9z[l }
7zi^{] } ;
s7X~OF(# K[Ws/yc^a oc,U4+T 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
(W{ rv6cq 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
j8F~j?%! 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
&St~!y6M? ueS[sN! return l(i, j) = r(i, j);
U{.+*e18 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
'R-JQE-] #m[w=Pu} return ( int & )i;
?Ix'2v return ( int & )j;
(>kBmK1Aj 最后执行i = j;
'3Y0D1`v 可见,参数被正确的选择了。
\^^hG5f 4%Z\G@0<' C=pPI ^.B `Z{Jb ()rx>?x5 八. 中期总结
rA>R` 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
n[S4180 9< 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
^y;OHo 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
z;Gbqr?{{ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
N:sECGS,
G$cq (D+{0 / E2ayK> , KX=:)%+ A,A-5l<h]? 九. 简化
e`gGzyM 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。
/ltP@*bo 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
}rb ]d'| 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:
4YB7og%P 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Cvu8X&y +-*/&|^等
U3dR[* 2. 返回引用。
^FyvaO =,各种复合赋值等
R*c0NJF 3. 返回固定类型。
[b\lcQ8O 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
hr
6LB&d_ 4. 原样返回。
bx%hizb operator,
vVvt
]h 5. 返回解引用的类型。
|]
f"j': operator*(单目)
JJZXSBAOU 6. 返回地址。
9lazo operator&(单目)
V.G9J!?<P 7. 下表访问返回类型。
eG2qOq$[ operator[]
5IB:4zx^h 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
, T%pGku operator<<和operator>>
`Mh<S+/ He$mu=$q{ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
hU)f(L 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
l$bmO{8uG NiQc2\4% template < typename Left >
ezNE9g struct value_return
xF :poi {
zI*/u)48 template < typename T >
PtVNG struct result_1
t+TbCe {
EVE xL typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
@8 yE( } ;
=Q8^@i4[&D 5/eS1NJ@ template < typename T1, typename T2 >
?p/kuv{\o# struct result_2
}'M1(W
{
[HZCnO|N typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
:Pp;{=J } ;
j~0ZE
-e } ;
N<i Vs VRN9 yn2 /dP8F 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
(nZ=9+j]d h ?qY y$ 下面我们来剥离functor中的operator()
.f!eRV.& 首先operator里面的代码全是下面的形式:
RU ,N_GV
0?*I_[Y return l(t) op r(t)
m^s2kB4A[ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
-gX2{dW return op l(t)
keq[6Lv return op l(t1, t2)
f"=4,
return l(t) op
=)UiI3xHk return l(t1, t2) op
XU })3]/ return l(t)[r(t)]
TH}ycue return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
YKS'#F2 $Q7E# 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
E*b[.vUp 单目: return f(l(t), r(t));
aw@Aoq return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
'krMVC- 双目: return f(l(t));
an5kR_= return f(l(t1, t2));
TD=/C| 下面就是f的实现,以operator/为例
aFm]?75 d4eC Bqx struct meta_divide
rL+n$p
X- {
7 V1k$S( template < typename T1, typename T2 >
gm8Tm$fY static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
$.]t1e7s {
,,j=RG_ return t1 / t2;
D/6@bcCSY }
s^X/
Om } ;
DlkKQ .aH?H]^ 这个工作可以让宏来做:
O,,n *B~:L"N #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
v{*X@)$ template < typename T1, typename T2 > \
g~sNY|% static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
ImY*cW=M 以后可以直接用
TF3q?0 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
}8]uZ)[p= 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
5J#gJFA (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。。。)
nv[Sb%/ ,* vnt6C* (cew:z
H 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
Q7aDl8L xn %v)'`|i template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Ip|^?uyrk class unary_op : public Rettype
vo<#sa^,j {
8BH)jna`Qo Left l;
Leick6 public :
Wn#JYp unary_op( const Left & l) : l(l) {}
v})Ti190 a7d- template < typename T >
Gqc6).tn typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&!~n=]*sz {
m@2xC,@ return FuncType::execute(l(t));
Bw7:ry }
%((3'le K}(n;6\ template < typename T1, typename T2 >
F"P:9`/ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'\YhRU {
$i]
M6<Vxn return FuncType::execute(l(t1, t2));
G[-jZ }
f?^xh } ;
VCtiZ4 tf79Gb> fw};.M 同样还可以申明一个binary_op
Donf9]&U SF=|++b1f template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Y6DiISl class binary_op : public Rettype
9)hC,)5 {
*
rANf&y Left l;
LVtQ^ 5>8 Right r;
3VBV_/i; public :
H#`?toS binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
htSk2N/ =YsTF T template < typename T >
'^Np< typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.7rsbZzs {
GV[BpH return FuncType::execute(l(t), r(t));
li
XD2N }
*,*5sV Y }d>%i+ template < typename T1, typename T2 >
,$[lOFs typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>2a#|_-T {
phSP+/w return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
_)"
5
gv }
U}Fk%Jj } ;
uCr ZSb+92g{L$ !_#js 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
;9sVWJJCw 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
TrAUu`?# DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
qz2d'OhmtH 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。
7U0):11X# 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
u)MA#p { 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。。。
.lS6KBf@ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
0zNS;wvv& 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)
4Lb<#e13R? 下面是修改过的unary_op
U]3JCZ{]0E Bv*h?`Q template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
\hc9Rk class unary_op
NtL?cWct {
^i7a2<
z Left l;
`Yve
4D$E public :
Q+N @j]' Y" |U$ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
w$HC! w]XBq~KO template < typename T >
k/Q]Ke struct result_1
kS!*kk*a {
% m$Mnx typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
PrxXL/6 } ;
0CYI,V $OuA<- template < typename T1, typename T2 >
$a1.c;NE' struct result_2
4B(qVf&M {
BpE[9N typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?2c:|FD } ;
$5O&[/L A;PV,2|X template < typename T1, typename T2 >
2US8<sq+ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K~G^jAk+ {
A":x<9 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
`R;XN- }
;[ojwcK[ZF d1TG[i<J_ template < typename T >
(Zkt2[E` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Yr@ @ty {
.kV/0!q? return OpClass::execute(lt(t));
Rk^&ras_ }
5#tvc4+) C5FtJquGN) } ;
c-{]H8$v ymu# u p};<l@ 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
:PJjy6,1 好啦,现在才真正完美了。
S5M t?v|K 现在在picker里面就可以这么添加了:
7IRn VPzdT*g] template < typename Right >
ZgtOy|?| picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
PeZ=ONY5 {
>EG;2]M& return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
b9Nw98` }
w}?\Q, 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。
lC{m;V2 Wit1WI;18 *{Vyt5 A,@"(3 /);6 j,x 十. bind
x8t1g,QA 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。
,;;~dfHm 先来分析一下一段例子
&kGSxYDk% (;0]V+- -)/>qFj) int foo( int x, int y) { return x - y;}
iZF{9@ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
w@R-@
G bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
>"b"K{t 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。
O4{&B@! 我们来写个简单的。
O1PdM52 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
"wc $'7M 对于函数对象类的版本:
~j_H2+! dx#N)? template < typename Func >
$U1'n@/J struct functor_trait
^;e`ZtcI {
/on p<u
typedef typename Func::result_type result_type;
Fwtwf{9I } ;
~Km8-b(& 对于无参数函数的版本:
$vd._j& a&JAF?k template < typename Ret >
0nX5
$Kn struct functor_trait < Ret ( * )() >
wP'`!O[W {
`*B8IT) typedef Ret result_type;
BehV
:M } ;
lB3X1e9 对于单参数函数的版本:
D UeT o3yZC z template < typename Ret, typename V1 >
Wl{Vz struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
uPpP") {
6+>rf{5P7 typedef Ret result_type;
.(krB%N } ;
<qu\q \ 对于双参数函数的版本:
UqH7e c LcXrD+
1 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
$%<gp@Gz struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
H!N,PI?rn {
3!I8J:GZ: typedef Ret result_type;
"D+QT+sD } ;
+KZc"0? 等等。。。
X~0P+E# 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
{u7E )Fdl
p[RD[b template < typename Func >
B{Rig5Sc struct func_return
iJcl0)| {
rW6LMkt72 template < typename T >
QH;aJ(>$ struct result_1
jWQB~XQY {
cI H`,bR typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
a&&EjI } ;
*i|hcDk 4o_1F).\D template < typename T1, typename T2 >
~96"^%D
struct result_2
ezL*YM8?@ {
5<61NnZ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
_=rXaTp } ;
d 1z } ;
Ofn:<d L^22,B
0 p47~vgJN 最后一个单参数binder就很容易写出来了
fK[9<"PC0 IBR;q[Dj} template < typename Func, typename aPicker >
k,H4<")H class binder_1
wvfCj6}S& {
N24+P5 Func fn;
]HRE-g aPicker pk;
0GB6.Ggft public :
$*tuv? %j'lWwi template < typename T >
bF3j* bpO" struct result_1
uzsR*x%s- {
s;A]GJ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
q.*qZ\;K } ;
\]^|IViIQ ,y^By_1wS template < typename T1, typename T2 >
,5q^/h struct result_2
t
;[Me0 {
t.m
$|M> typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ivt\|
> } ;
T_r[#j >$}nKPC,Y binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Z:'2puU+? d(k`Yk8 template < typename T >
,L`qV typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r/PsFv{8 {
NKd):>d% return fn(pk(t));
v5&WW?IBQ }
/wmJMX template < typename T1, typename T2 >
G G7N!eZ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4*'NpqC(_ {
H~
(I return fn(pk(t1, t2));
"<=^Sm }
A:N!H_x } ;
fY>\VY$> !\p-|51 Um%E/0j 一目了然不是么?
A1i-QG/6 最后实现bind
DRw%~ l.C{Ar O'(qeN<^w template < typename Func, typename aPicker >
f3nib8B' picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
i2y?CI {
w+}KX><r return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
B^eea [ }
5"{wnnY%K} t#kmtJC 2个以上参数的bind可以同理实现。
18a6i^7 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
-O2QzzE& yp8 .\. 十一. phoenix
cLamqZf3 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
MECR0S9 7 0KZXgBy_ for_each(v.begin(), v.end(),
rsrv1A=t? (
.3$iOMCH do_
N#|c2n+ [
/bg8oB4 cout << _1 << " , "
@w@rW
}i0 ]
wjpkh~qo .while_( -- _1),
7GKeqv cout << var( " \n " )
IWTD>c). )
DT_012z );
x!S8' 10*U2FY)] 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:
Rnj2Q!C2 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
6Bs_"
P[ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
GMksr%0Pj 那么我们就照着这个思路来实现吧:
S# SA :>8s N+h|Ffnp x%LWcT/ template < typename Cond, typename Actor >
.nT"f>S&' class do_while
a]75z)XR {
wtMS<$ Cond cd;
!! #\P7P Actor act;
8iq~ha$]| public :
jt?R
a1Z template < typename T >
z^~fVl struct result_1
v)BUt,A {
%o.+B~r typedef int result_type;
%N>@( . } ;
_M{m6k(h R(ay&f%E do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
2N `Vx3 aNfgSo05@n template < typename T >
(n# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
eDG=-a4 {
|)1"*`z do
y=-d*E {
^k~{6S, act(t);
>pz/wTOi }
-K+gr sb
g while (cd(t));
J>x)J}:; return 0 ;
:N(L7&< }
61CNEzQ } ;
HnZrRHT0 {{:MJ\_"h_ ("wPkm^ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
CEt_wKzf 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
|(Io(e 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
\U p<m>3\ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
I5PaY.i 下面就是产生这个functor的类:
5Gg`+o -H{c@hl LKztGfy template < typename Actor >
.b5B7x} class do_while_actor
d7P|
x {
l{vi{9n) Actor act;
XgU]Ktl public :
V<P@hAAr do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
SbrBlP:G ZJ u\ template < typename Cond >
7S),:Uy[\ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
znX2W0V } ;
L<5go\!bV CQ6Z[hLWF Bglh}_X 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
?5"~V^L3 最后,是那个do_
F6YMcdU sm/l'e ;%hlh)k$ class do_while_invoker
: E]A51 {
m3K8hL/ public :
n+j'FfSz template < typename Actor >
7J7uHl`yq` do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
`fc2vaSH = {
O>)8< yi$ return do_while_actor < Actor > (act);
8BC}D+q }
V 1;n5YL } do_;
.u)Po;e` M*{E K 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
FG1$_zN | 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
_K8ob8)m 最后来说说怎么处理break和continue
#Z(8 vA^@ 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。
#2{ };) 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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