一. 什么是Lambda
W-7yi`5 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
\>23_d0 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,
}1N)3~ Ds&)0Iwf czdNqk.kh W{=>c/ class filler
VskyRxfdW3 {
3L=vsvO4 public :
vb5tyY0c void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
goIn7ei92 } ;
vRn^n ~"
}t8`vP1 VP0wa>50! 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:
YOP=gvZq OHp 121 )nQpO"+M :*A6Ba for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
A}H)ojG'v z=n"cE[KtB c}g^wLa 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
N''9Bt+: k+JDbJ@ }4A+J"M4y rguC#Xt!4 二. 战前分析
tA}O'x 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。
NrNbNFfo 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
?G0=\U<
o, /G G QO$' oxH S7b for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
l')?w]| /* --------------------------------------------- */
t}_qtO7> vector < int *> vp( 10 );
Mm^o3vl transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
$MB56]W8 /* --------------------------------------------- */
\AoM'+ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
0&2TeqsLh) /* --------------------------------------------- */
|v[{k>7f int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
qD7#q] /* --------------------------------------------- */
pWw aN4 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
\iSaxwU_ /* --------------------------------------------- */
:&&Ps4\Sq for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
T$0//7$') [fxAj] Q$iv27 l?pZdAE 看了之后,我们可以思考一些问题:
m~(]\ 1._1, _2是什么?
^r}^- 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。
@Zjy"u 2._1 = 1是在做什么?
Z[ZqQ` 7N 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。
8`U5/!6fu 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。
$*9h\W-)`Q Do=*bZ;A ,Hch->?Og 三. 动工
jF_K*:gQ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
aVM@^n K /g\x0 ,*@m<{DX) kJZBQ<^ template < typename T >
HZkC3$ class assignment
Ac^}wXp {
_F;(#D T value;
FC.y%P, public :
l`[*b_
Xt assignment( const T & v) : value(v) {}
B&O931E7 template < typename T2 >
m%qah>11 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
^z"90-V^ } ;
,l.O @ ]+
XgH#I " <m)Fh; 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
vz#rbBY*; 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
)?K3nr df&d+jY :G9.}VrU T&tCXi class holder
[NQ`S
~_: {
>]&LbUW+ public :
4%KNHeaN template < typename T >
k$i76r assignment < T > operator = ( const T & t) const
|9?67- {
,CA,7Mu: return assignment < T > (t);
5A>W;Q\4 }
"m3u}!`3 } ;
Y"K7$+5#\ X%h1r`h& [6FCbzS_W 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:
u;F++$= &g\D-At static holder _1;
=L#tSa=M" Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
<q~&g
&&+ @Vr?)_0 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Hh(_sewo 而不用手动写一个函数对象。
/=FQ{tLr 4[ "$}O5 qg 4:Vq l$}h1&V7 四. 问题分析
dScit!T" 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
Io|NL6[ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
B=(m;A#G 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
:eo2t>zF-< 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Om\?<aul 下面我们可以对这几个问题进行分析。
0N;Pb(%7UU ujXC#r& 五. 问题1:一致性
WW:@% cQ@ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
8;5 UO,`T 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
ullq}} ";J1$a struct holder
Vv
B%,_\ {
fM]zD/ g //
3G~ T_J& template < typename T >
B;SYO>.W T & operator ()( const T & r) const
`|8)A)ZVT {
u#/Y<1gn return (T & )r;
%F3M\)jU }
zF>|
9JU } ;
{-PD3 [f" *S~gF/*kP 这样的话assignment也必须相应改动:
W=M]1hy h:Q*T*py template < typename Left, typename Right >
1Yo9Wf;vP class assignment
eRWTuIV6 {
PB.@G,) Left l;
<*i
' Right r;
1ZJP.T` public :
exiCy1[+ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
' &^:@V template < typename T2 >
Eyxw.,rB/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
K=;z&E=<c } ;
.8<bz4 V44IA[ 同时,holder的operator=也需要改动:
w6F4o;<PR i5T&1W i template < typename T >
1 xm8w$% assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
*T$`5| {
+?),BRCce return assignment < holder, T > ( * this , t);
21O!CvX }
? DWF7{1 ;dPyhR 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。
;sE;l7 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
,P3nZ @SF*Kvb& return l(rhs) = r;
^%@(>:)0 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。
ZxlQyr`~a( 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
c`yLn%Of% }oIA*:5 template < typename Tp >
ZZL.&Ho class constant_t
QmvhmsDL {
ArDkJ`DE const Tp t;
vrXUS9i. public :
%G1kkcdH< constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
02g}}{be8 template < typename T >
4nmc(CHQ: const Tp & operator ()( const T & r) const
g""1f%U_p {
>V2Tr$m j return t;
aze}koNE }
Ms;:+JI } ;
Z
7rVM +!\$SOaR{ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
R3`!Xj#&M 下面就可以修改holder的operator=了
ne4j_!V{Mf 2%y}El^+_ template < typename T >
EtjN :p|$ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
_Qs=v0B// {
d/vF^v*o0X return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
*.#d'~+ }
rK;F]ei +@ga 同时也要修改assignment的operator()
})#6BN ak 94"<p template < typename T2 >
Xp"ZK=r T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
_&_#uV<WG0 现在代码看起来就很一致了。
6nV]Ec~3[ ~L)9XK^15 六. 问题2:链式操作
PJA%aRP,: 现在让我们来看看如何处理链式操作。
d#9
\]Ul& 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。
|_@ '_ 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。
`bw>.Ay 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。
Squ'd 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
ZT:&j4A|0 )EZ#BF<0| template < typename T >
@iWql*K;m struct result_1
{hr>m,O% {
Hy`Ee7> typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
u;R< } ;
0l=g$G
\% G[z!;Zuf 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:
owHhlS{ |Byw]\3v template < typename T >
RwJ#G7S# struct ref
dr#g[}l'H {
?s/]k#H typedef T & reference;
~UA:_7#\M } ;
+L
D\~dcV+ template < typename T >
M}2a/}4 struct ref < T &>
gM~dPM| {
bBA
#o\[ typedef T & reference;
eT* )r~ } ;
@}k5rcQ*/ [+<lm
5t 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
f mu `o- FMMQO,BU template < typename T >
.G8+D%%. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
ANh7`AUuO {
wPdp!h7B~N return l(t) = r(t);
I/:M~ b }
0IO#h{t 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。
OP>rEUtj 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
4d~Sn81xW </~!5x62Oy 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
&qKJN#NM@ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
V`Ve__5; _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Rg@W0Bc) +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Y|$3%t 最后的布局是:
WfYu-TK* Add
*F7ksLH|q / \
AG/?LPJ Divide 5
OE_;i}58 / \
F*Lm=^: _1 3
RS'!>9I 似乎一切都解决了?不。
}j9V0`Q 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。
d/oxRzk'L 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。
,ND}T#yTR 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:
+72[*_ < xaiA2 template < typename Right >
gbF^m`A>%+ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
2w6y Right & rt) const
~Iw7Xq E2 {
&+]x return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
X;`XkOjk }
7L68voC@U 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
>HMuh) 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。
,FWC|uM" 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。
it?l! ~ 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。
2eNA#^T= 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。
RE~:+.eB 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?
t0t" =(d 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:
L9L!V"So1k 2rK%fV53b template < class Action >
6%'bo`S# class picker : public Action
|oCE7'BaP {
-UD^O*U public :
}?^V9K- picker( const Action & act) : Action(act) {}
lxsBXX Zg // all the operator overloaded
=^ } ;
Z1u:OI@( ?&v+-4%4PI 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。
5~ho1Ud 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:
PU|
X+V> wCT. (d_ template < typename Right >
yc ize2>q picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
#Fp5>%* {
T.m*LM return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
gKyYBr }
19V xz9xt Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
``
!BE"yN 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。
>SS
YYy p%MH**A template < typename T > struct picker_maker
u/W {
~CTe5PX c typedef picker < constant_t < T > > result;
3 *0/<1f1! } ;
T&@xgj|!) template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Pr|:nJs {
8HL$y-F typedef picker < T > result;
6Ja} N } ;
G.ag$KF h?cf)L 下面总的结构就有了:
AC`4n|,zJ; functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
3}U {~l!K picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
k5 s8s@ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
0Fd<@wQ0 至此链式操作完美实现。
heLWVI[so }cl~Vo-mp m6'VMW 七. 问题3
f=$w,^)M 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。
l'Oz-p.@ x:Mh&dq? template < typename T1, typename T2 >
'{e9Vh<x ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$ NNd4d* {
O7]p `Xi8 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
rGNYu\\ }
4F WL\;6 Q~p)@[q 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[;GP0\N _zuaImJ0o template < typename T1, typename T2 >
8mrB_B5 struct result_2
U%<E9G594 {
r4X0.
mPY* typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
D9hV`fA } ;
wW.V>$q O~wZU Zf 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
#pe#(xoI 这个差事就留给了holder自己。
"L?h@8sa [9hslk D'Fj"&LK template < int Order >
IjshxNk class holder;
zCpsGr template <>
2rzOh},RS class holder < 1 >
5c8tH= {
}fS`jq; public :
JY5)^<.d template < typename T >
t\GoUeH] struct result_1
j3W) {
4V6^@ typedef T & result;
-2D/RE7| } ;
55%j$f template < typename T1, typename T2 >
z_;:6*l=: struct result_2
Zk={3Y {
5 R* typedef T1 & result;
Ro2Ab^rQ| } ;
XCN^>ToD template < typename T >
{E 'go] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
9"g!J|+ {
e>6NO return (T & )r;
$;J:kd;< }
aSGZF w template < typename T1, typename T2 >
oe4r_EkYwW typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8:9/RL\"x {
s7 789pR return (T1 & )r1;
)j_Y9`R }
~;QzV?% } ;
='[J. ?=},%^ template <>
MEI.wJZ class holder < 2 >
*LZB.84 {
`mt x+C public :
VoGyjGt& template < typename T >
LQo>wl struct result_1
=>0G {
)q8!:Z typedef T & result;
Vlf =gP } ;
\*
/R6svz template < typename T1, typename T2 >
GV"X) tGo struct result_2
iD(+\:E {
&Sr7?u`k typedef T2 & result;
Kqn{q4L } ;
FSNzBN template < typename T >
gP^p7aYwn typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
aGx[?}= {
I;5:jT ` return (T & )r;
+gh*n,:| }
{0IC2jE template < typename T1, typename T2 >
,UA-Pq3} typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
5;:964Et {
B s {n return (T2 & )r2;
~]l
T>|X }
_yu_Ev}R } ;
YsBOh{Ml mW 4{* ';J><z{> 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> >。
-udKGrT+ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Gc0/*8u/ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
dFw>SYrpu q)F@f / return l(i, j) = r(i, j);
xU(yc}vw, 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
%AV[vr, ;#+Se,) return ( int & )i;
;p] f5R^ return ( int & )j;
:L&d>Ii|' 最后执行i = j;
rE5q
BEh 可见,参数被正确的选择了。
6d#:v"^, [}1+=Ub ,enU`}9V* i4g99Kvl k4!z;Yq 八. 中期总结
bi<?m^j 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:
0'nY 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Ed ,O>( 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
7jtDhsVz 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
.0ExHcr hL(zVkYI IuOY.c2.u qs
0'}> w`a(285s)i {T(z@0Xu 九. 简化
0%OV3` 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。
vN8Xq+ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
>6\rhx> 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:
7w8I6 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
F =Zc_ +-*/&|^等
kM o7mkV 2. 返回引用。
meM61ue_2 =,各种复合赋值等
KU5|~1t 4 3. 返回固定类型。
,K 1X/), 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
'H|=]n0 4. 原样返回。
!3JYG operator,
?T\_"G 5. 返回解引用的类型。
xZ.c@u6: operator*(单目)
t^KoqJ 6. 返回地址。
"U6:z M operator&(单目)
+u[?8D7Y 7. 下表访问返回类型。
zSM;N^X 8? operator[]
(Tbw@BFk 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
5:6]ZFW operator<<和operator>>
@,%IVKg\ j ?gscQ3 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。
Q4!6|%n8v 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
vb1Gz]~)> [;*Vm0>t template < typename Left >
4&a,7uVer struct value_return
gsD0N^ {
aa10vV template < typename T >
^N2N>^'&1. struct result_1
O%R*1
P9 {
#fTPo:*t typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
uZA^o } ;
X GhV?
tA }ki}J >j|f template < typename T1, typename T2 >
#'2CST struct result_2
\8HLQly|@ {
1-6[KBQ8 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
d(> } ;
)?qH#>mD6 } ;
tMQz'3,X yccF#zU \Tii
S 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
4Bc< B6hd*f 下面我们来剥离functor中的operator()
n>-"\cjV 首先operator里面的代码全是下面的形式:
RLtIn!2OU @cT= t0* return l(t) op r(t)
zbM*/:Y return l(t1, t2) op r(t1, t2)
BMlu>, return op l(t)
n"P29" return op l(t1, t2)
jh3XG return l(t) op
SK&? s`
return l(t1, t2) op
KWzJ return l(t)[r(t)]
Z.v2!u return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Ag#o&Y MV.$Ay 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:
ZZJXd+Q} 单目: return f(l(t), r(t));
;s(uaC3 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
v@KP~kp 双目: return f(l(t));
@Y8/#6KE return f(l(t1, t2));
( 8}'JvSu 下面就是f的实现,以operator/为例
hr)CxsPoRQ sH}q &= struct meta_divide
:lGH31GG {
2-#:Y
template < typename T1, typename T2 >
FA#?+kd static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
! !9l@ {
5[{#/!LX) return t1 / t2;
MaX:oGF, }
zC[lPABQ } ;
-jJw wOm <GthJr>1D 这个工作可以让宏来做:
5PXo1"n8T Q[U_
0O,A9 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
mhXSbo9w- template < typename T1, typename T2 > \
[q5N 4&q\ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
*wOuw@09 以后可以直接用
:>t^B+ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
1FO T 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
b5v6Y:f&fK (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。。。)
q%Fc?d9 "Nx3_mQ A7SE>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
EE<^q?[3^ ^Nu0+S template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
\h&ui]V class unary_op : public Rettype
:1O1I2L0 {
AHA4{Zu[ Left l;
{g7[3WRy public :
D]UqM<0Rz unary_op( const Left & l) : l(l) {}
dU4G! D" 4*& template < typename T >
%^C.e* typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
49("$! {
xWa96U[ return FuncType::execute(l(t));
Qn*a#]p }
},=0]tvZG# `Rc7*2I)l template < typename T1, typename T2 >
d*A(L5;@ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
uv,_?x\' {
mm5y'=# return FuncType::execute(l(t1, t2));
%488" }
k'd(H5A } ;
J^G#x}y +-B`Fya nvdo|5 同样还可以申明一个binary_op
A,2dK}\> {#c**' 4 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
(DW[#2\. class binary_op : public Rettype
ZSu0e% {
xq2
,S Left l;
ca!=D $ Right r;
v\UwL-4[ public :
?5oeyBA@ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Q.8)_w dK=<%)N template < typename T >
# XD-a typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
d5x>kO'[l {
'xC83}!k return FuncType::execute(l(t), r(t));
:gNTQZR }
{Va"o~io b(Ev : template < typename T1, typename T2 >
3/w) mY-o typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>WsRCBA {
8?S)>-mwv return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
MwlhL? }
x\
pC& } ;
v.ftfL! ,;2x.We J"x M[c2 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
x-e?94}^ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
r95l.v DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
"^~>aVuXf 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。
7D;g\{>M 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
j3W)5ZX 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。。。
E!eBQ[@ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
'kD~tpZ 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)
#jja#PF]7 下面是修改过的unary_op
O-M4NKl]6 \(C_t1 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
]/p)XHKo class unary_op
p$5+^x'( {
c
4<~?L Left l;
j|u6TG NTHy!y<!h public :
Use`E !*?Ss unary_op( const Left & l) : l(l) {}
"o*zZ;>^ 3KF[ v{ template < typename T >
u,d@oF(= struct result_1
r] +V:l3 {
<V3N!H_d typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Z]I[?$y } ;
jZm57{C#*? }a(x
L'F template < typename T1, typename T2 >
Y2DR
oQ struct result_2
NY5?T0/[ {
K,>D%mJ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?5%|YsJP_ } ;
{&'u1y R %#.HFK template < typename T1, typename T2 >
4DL;/Z: typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=Of!1TR( {
1,p[4k~Ww return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Fn8d;%C }
);^]
is~ 5"IbmD>D template < typename T >
XeaO,P typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!,*#e {
.Qpqbp 8 return OpClass::execute(lt(t));
y:0j$%^ }
V 4RtH JZ[~3swR } ;
QOECpk- 3q=A35*LT> w,\#)<boyb 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
*{]9e\DF 好啦,现在才真正完美了。
y7I')}SC 现在在picker里面就可以这么添加了:
|]5g+sd HR85!S` template < typename Right >
rurC! - picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
4s<*rKm~ {
pcM'j#; return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
d1c_F~h< }
W*q[f!@ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
[TPr (ia(y(=C {]\QUXH '"H'#%RU QD0upYG 十. bind
Y&O<A8=8 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
I9ga8mG4-' 先来分析一下一段例子
XD5z+/F<"0 lE+v@Kb: 6#+&_#9 int foo( int x, int y) { return x - y;}
Tc6H%itV bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
PrIS L[@ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
!b"#`O%` 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
E%M~:JuKd? 我们来写个简单的。
3_Su5~^ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
JLsy|}> 对于函数对象类的版本:
8v6YOG"b
q
Efsfuv template < typename Func >
M"OXNPkc struct functor_trait
{89F* {
R{~Yh.)~ typedef typename Func::result_type result_type;
T!uK_ } ;
fiSc\C ~ 对于无参数函数的版本:
cvpcadN[ E3#}:6m template < typename Ret >
Y`QJcC(3 struct functor_trait < Ret ( * )() >
A L#"j62 {
<_@ S@t) typedef Ret result_type;
FAVw80?5k } ;
Ed3 *fY 对于单参数函数的版本:
bz[+g,e2oA +Io[o6* template < typename Ret, typename V1 >
OLc/Vij; struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
{]~b^=qE$ {
dZ&/Iz typedef Ret result_type;
odPq<'V|AY } ;
[-cYFdt"V 对于双参数函数的版本:
+*3\C! BzL>,um template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Qo{Ez^q@J struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Oslbt8)U6 {
oB:tio4DE typedef Ret result_type;
8$3G c"= } ;
m'$]lf;* 等等。。。
%|[+\py$Q 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
7WG"_A~V RsS?ibozl template < typename Func >
SrfDl* struct func_return
!o2lB^e8 {
9g#L"T= template < typename T >
)p7WU?&I struct result_1
F4i
c^F{K {
4r!8_$fN?G typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
]3<k>? } ;
<qs>c<Vj =$UDa`}D template < typename T1, typename T2 >
Kw}-<y struct result_2
4,kT4_&, {
08&DP^NS typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
N^A&DrMF } ;
/#M|)V*wn } ;
*P&ZE \D] N* _NAKVzo- 最后一个单参数binder就很容易写出来了
GMLq3_' Hd6g0 template < typename Func, typename aPicker >
k41lw^Jh class binder_1
?<\K!dA {
wn[q?|1 Func fn;
k/W$)b:Of` aPicker pk;
6;U]l. public :
I ;N)jj`b ~qm<~T_0 template < typename T >
7vR JQe) struct result_1
|D
u.aN {
Q>u$tLX& typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
4(MZ*6G]? } ;
,KF>PoySA ? &ew$% template < typename T1, typename T2 >
5_b`QO struct result_2
s.]7c
CY {
8 ~.|^no typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Y9ueE+6 } ;
LD5n_W LUv>0G#L[ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
#L.fGTb %zQME6WELz template < typename T >
.vG_ \-@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L)JpMf0 {
.w^M?}dx return fn(pk(t));
/u{ 9UR[g }
L3P _ template < typename T1, typename T2 >
=NwmhV typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Me[T=Tt`@w {
Ub%+8M return fn(pk(t1, t2));
C)/uX5 }
K:fK!/ } ;
RG|]Kt8 ?V%x94B EO$_]0yI;_ 一目了然不是么?
:^FOh*H 最后实现bind
1SeDrzLA (UPkb$Qc 3}}~( template < typename Func, typename aPicker >
d paZ6g picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
2`/JT {
wy"^a45h return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
0PD]#.+ }
I&qT3/SVI Ce}wgKzr 2个以上参数的bind可以同理实现。
oqHI`Tu 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。
.|$6Pi%! >l{<p( 十一. phoenix
h|"98PI Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
cAIMt]_ ZurQr} for_each(v.begin(), v.end(),
4]RGLN (
}Og zSnR do_
IF%^HK@ [
3 <RkUmR cout << _1 << " , "
LJDX6]4n ]
LF?83P,UJ# .while_( -- _1),
Zso&.IATng cout << var( " \n " )
/rN%y )
1iEZ9J? );
A"FlH:Pn VYI%U'9Q 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
1$ez}k, 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
48Y5ppcS operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
"*|plB 那么我们就照着这个思路来实现吧:
w35r\x + {X<mr~ &Al9%W template < typename Cond, typename Actor >
q}*"0r class do_while
!tBNA {
7
N+;K0 Cond cd;
*`[dC,+`. Actor act;
12v5*G[X public :
ivsp):W template < typename T >
~` v7 struct result_1
@kC>+4s! {
>K**SjVG typedef int result_type;
iX qB-4" } ;
fRC(Yyx gsd9QW do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
aQ mgDF >lQ&^9EI% template < typename T >
zd AqGQfc typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F;Ms6 "K {
=cE:,z;g do
R4GmUCKB= {
2j8^Z act(t);
5OP$n]|( }
gBz$RfyF while (cd(t));
Xm&L@2V return 0 ;
xiuAW }
/-JBzU$ } ;
1$oVcDLl pe=Ou0 Yf
>SV # 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Bt4
X 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
J"'2zg1& 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
~(kIr?^ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
YUd*\_ 下面就是产生这个functor的类:
j$<uE{c ",	 Va,M9)F template < typename Actor >
CPc<!CC class do_while_actor
}c(".v# {
zlzr;7m Actor act;
N8|=K_;& public :
hM\<1D
CKG do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
=\.Oc+p4 %:oyHlz% template < typename Cond >
D"_~Njf picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
I9P<!#q> } ;
6r"uDV #0 r1&b#r>
|E$Jt-' 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&q@;vR 最后,是那个do_
{bnNY bG=CIa&@ s.+2[R1HF class do_while_invoker
N+)4]ir> {
^~}|X%q3 public :
bUbM } template < typename Actor >
D ODo
! do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
MVHj? {
&RP!9{F< return do_while_actor < Actor > (act);
<y1V2Np }
xMJF1O?3 } do_;
vf(8*}'!Q Dgh|,LqUB 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
S@]7
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
~8~B VwZ_ 最后来说说怎么处理break和continue
bHE'R!* 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。
^Cb7R/R3 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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