一. 什么是Lambda
5|WOBOh>`& 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Ry%YM,K3 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,
`QCD$= \3 KfD'L nJ# XVlHc 9c5!\m1 class filler
G(i\'#5+ {
)b9I@)C public :
'{D%\w5{ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Hz4uZ*7\| } ;
5~yb
~0 Fi{mr*} ]]V^:"ne 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
anZIB M]s[ "0O \2eFpy( /2:Q6J for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
n^Au*' L9'- qi[(*bFK7 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
# 8qyg<F y84XoDQ ZmO'IT=Ye wL|7mMM, 二. 战前分析
ks^|> 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
W,'3D~g8 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
fsb=8>}63} :dbV2'vIQ ht$ WF for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
|=OpzCs /* --------------------------------------------- */
<wqRk< vector < int *> vp( 10 );
8ok7|DJ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
k%a?SU<f /* --------------------------------------------- */
u>
In(7\ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
-&~IOqlui /* --------------------------------------------- */
c; d"XiA int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
n%8#?GC` /* --------------------------------------------- */
z+2u-jG for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
R=DPeUy; /* --------------------------------------------- */
m>+A*M8 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
k4*! Q_A pJ$(ozV 2tlO"c:_/ )m> 6hk 看了之后,我们可以思考一些问题:
f@#w{W,3 1._1, _2是什么?
]qF<Zw7 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
3Y=,r!F.h 2._1 = 1是在做什么?
IFkvv1S` 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
&?fvt
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
6#/LyzZq| G0^V!0I&O .w=:+msL{( 三. 动工
5!2J;.& 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
T\.7f~3 C!oksI SIJ# ?0, CiHn;-b; template < typename T >
WCWSLEAza class assignment
K7y!s :rg! {
D'Jm!Ap T value;
9 #.<E5: public :
#.RG1-L assignment( const T & v) : value(v) {}
S]Sp Z8 template < typename T2 >
I>(;bNgNE T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
{EZFx,@t } ;
IH*U!_ ` ZA) SJWwD wGZ>iLe: 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
wCTcGsw W 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
s,{RP0| 0 m)-7@ d)pz ?*(r1grHl class holder
`bBfNI?3d* {
!-
Cs? public :
"P>$=X~Zi template < typename T >
Vq? 8u/ assignment < T > operator = ( const T & t) const
5e~ j {
$X{B*
WF return assignment < T > (t);
jb#1&L14 }
{PP ^Rb) } ;
EN5G:hD _#y(w% e3oYy#QNk 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
Q6e'0EIKC %B*<BgJ;4F static holder _1;
*Xf[b)FR Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
\Nh^Ig }R?v"6aBS for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
=0jmm(:Jh 而不用手动写一个函数对象。
|e.3FjTH wh7i
G8jCz }+QhW]nO{F OXa5Jg}= 四. 问题分析
4jq`No_ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
\ _-kOS 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
CrQA :_Z(7 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
f<$K.i 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Dn{19V.L 下面我们可以对这几个问题进行分析。
TA-(_jm p:
Q%Lg_I 五. 问题1:一致性
TV[6+i*# 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?|
&)fhlp5 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Sl+jduc ;N> {1 struct holder
*h5ld P {
Occ8Hk/l. //
0|wKR|zW template < typename T >
{YxSH% T & operator ()( const T & r) const
b>>=d)R {
5K_N return (T & )r;
US*<I2ZLh }
<*~BG)b } ;
1,*Z_ F=y I1}{~@ 这样的话assignment也必须相应改动:
EFT02#F_f ,*O{jc`( template < typename Left, typename Right >
WMdz+^\( class assignment
<or>bo^ {
{XVf|zM, Left l;
;)bF#@Q Right r;
GmEJ,%A public :
k:HSB</} assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ys"mP*wD template < typename T2 >
\8@[bpI@g T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
h#6 jUQ } ;
NIXc ib"tG n<Xm%KH. 同时,holder的operator=也需要改动:
]J"+VZ_"I *9U4^lJjn template < typename T >
Xj@
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
1rvf\ [ {
Q e2/4j4 return assignment < holder, T > ( * this , t);
*t]&b ;=gE }
"8j;k5<
^F{)4 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。
p;QX"2 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
b\e)PUm#u@ `'WY'\|C return l(rhs) = r;
l2KxZteXY0 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。
Al-%j- j@- 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
*{p&Fy55 JNA}EY^2I. template < typename Tp >
hvv>UC/ class constant_t
.of:#~ {
1SJHX1CxX const Tp t;
=LeVJGF public :
Wp~4[f`, constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
#I{Yf(2Z template < typename T >
(qc!-Isd~[ const Tp & operator ()( const T & r) const
DoPF/m} {
I5<#SW\a? return t;
Xta> }
eMPQ|
W } ;
FoelOq6 \]e w@C 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
/j5-
"<;. 下面就可以修改holder的operator=了
uZ39Vx Y_ ;i template < typename T >
x#}eC'Q assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
1 0Tg> H {
!6fpMo return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
JV6U0$g_S }
C9;X6 PAWr1]DI 同时也要修改assignment的operator()
%dWFg<< | tH|Q4C template < typename T2 >
\oZUG T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
QT&Ws+@
s{ 现在代码看起来就很一致了。
ah$7
Oudj 1#X=&N 六. 问题2:链式操作
:@807OYzy 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Y`_X@Q 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。
aD3F!Sn 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。
^HN 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。
D"XQ!1B% 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
?%fZvpn - 87 E3pe template < typename T >
3usA struct result_1
z&J ow/ {
:W<,iqSCm typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
[<1+Q =; } ;
[q{Txe $j2)_(<A%Q 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
+mW$D@Pf
#=~1hk template < typename T >
TOF62, struct ref
JhXN8Bq33 {
W%Nu]9T typedef T & reference;
,(kXF: } ;
(<~R[sT| template < typename T >
j I@$h_n struct ref < T &>
zc~xWy+ {
rQ@o typedef T & reference;
nKJ7K8) } ;
K[yJu 4 v?"ee&Y6 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
\#c+vfq YhK/pt43C template < typename T >
6e-h;ylS typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
mSw?iL {
d3J_IW+8R$ return l(t) = r(t);
t>u9NZt G }
U$J_:~ 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。
ewPd hCK 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
e>9{36~jh Zd/~ *ZA 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
RKb3=}
*C _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
NJ!#0[@C _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
M\4;d # +5 调用divide的对象返回一个add对象。
j?) `VLZ 最后的布局是:
`%I{l Add
<a}|G1 h / \
s(LqhF[N2] Divide 5
#{cpG2Rs / \
ri V/wN9C _1 3
717m.t,x 似乎一切都解决了?不。
MpvA-- 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。
9f[[%80 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。
hRcJ):Wyb 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:
A'R sy6 #e|kA&+8M template < typename Right >
A0sW 9P6F assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
B y8Tw;aL Right & rt) const
FLOJ {
F=c_PQO return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
u;1NhD<n }
f^)nZ:~ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Q'M Ez 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。
3!UP>,! 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。
3`q`W9 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。
oob0^}^ 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。
`.-C6! 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?
5-po>1g' 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:
y_r6T
XnGL X*):N] template < class Action >
}#^F'%zf class picker : public Action
{XW>:EU'N {
)fr\V." public :
CU&,Kq@ picker( const Action & act) : Action(act) {}
:|Ty 0>k // all the operator overloaded
\./2Qc, } ;
E#]%e^ e@VRdhb 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。
^/,yZ: 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:
mmK_xu~f28 U<gw<[>f template < typename Right >
Ro$XbU) picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
~`fB\7M {
h:90K return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
T ua
@w+
}
DZZt%n8J Z%Kj^
M Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
8r,%! 70 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。
|th )Q _xsYcw~) template < typename T > struct picker_maker
vBXr[XoC {
H:Le^WS typedef picker < constant_t < T > > result;
,' B=eY, } ;
gC 4#!P template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
(k45k/PAP {
-6>rR{z typedef picker < T > result;
2F{IDcJI\ } ;
.[A S =0Sa 下面总的结构就有了:
~`.%n7 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。
|XZf:}q5: 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。
u9(AT>HxT picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
C(hg"_W ou 至此链式操作完美实现。
+ k:?;ZG ?Fv(4g D._r@~o 七. 问题3
ks4
,2f,2 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。
n4,J#h/ %9M49s template < typename T1, typename T2 >
x$I>e ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
MG>;|*$% {
,//=yW return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
=G6@:h= }
#n
r1- sf| M$9h)3(B 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
y0]O 6.{ sqRuqUj+ template < typename T1, typename T2 >
G=e[TR)i struct result_2
:8
:>CHa {
Nx'j+>bz>y typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
K6oLSr+EAK } ;
Hy'&x?F6 ]ghPbS@ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
^lj>v}4fkW 这个差事就留给了holder自己。
~ .-'pdz% 0jH2.d= +>j_[O5Y template < int Order >
g=Jfp$*[ class holder;
&baY[[N template <>
6WZp&pO class holder < 1 >
P])O\<)J {
K~R{q+ public :
C/G[B?:h template < typename T >
"H8N,eb2 struct result_1
J.d<5`7 {
{rQ`#?J}^? typedef T & result;
ML-g"wv } ;
TuL(
/ template < typename T1, typename T2 >
W#7c`nm struct result_2
`N+ P, {
TzJN,]F!M typedef T1 & result;
mMH0 o } ;
!WXSrICX[ template < typename T >
/2 (F typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
C4,W[L]4" {
PH.v3
3K return (T & )r;
Zlhr0itf }
aoN[mV' template < typename T1, typename T2 >
l]gfT& typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
sXA=KD8 {
/DCUwg=0 return (T1 & )r1;
T=vI'"w }
N{0 D <" } ;
rcCMx"L= :M16ijkx template <>
"-
AiC6u class holder < 2 >
?FyA2q! {
2cL<` public :
\Uiw:
, template < typename T >
+FI]0r struct result_1
~Q5HM {
Wp $\> typedef T & result;
*&s_u)b } ;
FsjblB3?E template < typename T1, typename T2 >
! WNr09` struct result_2
*
-)aGL {
~7|z 2L typedef T2 & result;
^<c?I re } ;
H`sV\'`!} template < typename T >
TD'1L:mv typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
oT
OMqR{" {
%0 S0"t return (T & )r;
v2NzPzzyb }
S"*wP[d.9 template < typename T1, typename T2 >
zKo,B/Ke4 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
6Y=)12T {
_F3 :j9^ return (T2 & )r2;
G9;WO* }
kN)P-![ } ;
8Pq|jK " c;VW>&,B _
._'\ 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> >。
K\#+;\V 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
~_Aclm? 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
hq|/XBd|| I?gbu@o return l(i, j) = r(i, j);
09r.0Ks 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
M%m$5[;n &12.| return ( int & )i;
92EvCtf return ( int & )j;
k#
/_Zd 最后执行i = j;
kjH0u$n 可见,参数被正确的选择了。
rRxqV?>n! ebf0;1! qbjRw!2?w o4xZaF4+ ral0@\T 八. 中期总结
>5\rU[H> 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
j:g/[_0s 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
"Mth<%i 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
'j|;M 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
LaRY#9 8D-g%Aj- =73wngw uXXwMc<p |,o!O39}> c}QjKJ-c 九. 简化
Vx'_fb?wap 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。
C+_ NG 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
vb# d%1b5 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:
UhNeY{6 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
f -bVcWI +-*/&|^等
Xcb\N 2. 返回引用。
{C
[7V{4(% =,各种复合赋值等
<S<(wFE@4 3. 返回固定类型。
@#nB]qV:e 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
h/d&P 4. 原样返回。
Y>r9"X|&H operator,
IYd)Vv3'j 5. 返回解引用的类型。
fN@2 B operator*(单目)
ydw')Em 6. 返回地址。
{$b]K-B operator&(单目)
e(sQgtM6 7. 下表访问返回类型。
oE}1D?3Sp operator[]
E}UlQq 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
H13|bM< operator<<和operator>>
QHOem=B C;_10Rb2ut 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。
-rUn4a 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
7tJPjp4l ^J?I-LG template < typename Left >
bUt?VR}P( struct value_return
DJhi>!xJ {
$Ad 5hkz template < typename T >
3eD#[jkAI; struct result_1
rk `x81 {
+h"RXwlBM typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
|dK_^~;o } ;
UW!!! lf&g *%?1 template < typename T1, typename T2 >
]h,XRD K struct result_2
+v/_R{ M {
5F$W^N typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
smJ%^'x } ;
`8EHhN; } ;
U\P ;,o A~u-Iv(U iphe0QE[#} 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
x,pzX( L"9,K8 下面我们来剥离functor中的operator()
npZ=x-ce 首先operator里面的代码全是下面的形式:
jU/0a=h9 p \1-. return l(t) op r(t)
<rNCb; return l(t1, t2) op r(t1, t2)
|\J8:b>} return op l(t)
w`q):yXX return op l(t1, t2)
wjDLsf, return l(t) op
f3h^R20qmO return l(t1, t2) op
lUbQ@7a<' return l(t)[r(t)]
a~=$9+?w return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
4 @ )|N' 4gzrxV 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:
hT]\*}, 单目: return f(l(t), r(t));
X0O@, return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
YLk/16r 双目: return f(l(t));
$ba3dqbCW return f(l(t1, t2));
1jO}{U 下面就是f的实现,以operator/为例
a!vF;J-Zqa ^h1EE=E" struct meta_divide
w|7<y8#qC {
jw]~g+x#$ template < typename T1, typename T2 >
l*rli[No static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
D=i)AZqMPp {
*H8(G%a!^ return t1 / t2;
$ac
VJI? }
,SNN[a } ;
D<78Tm
x sE{A~{a` 这个工作可以让宏来做:
{
<f]6 LNOm"D?" #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
*DcJ). template < typename T1, typename T2 > \
:_X9x{ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
eTw sh] 以后可以直接用
v47Y7s:uQ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
B_$hi=?TTd 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
&z8I@^< (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。。。)
\$Lr L E]/` JI'% &==X.2XW 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
hE@s~~JYd $)8b)Tb template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
gTa6%GM> class unary_op : public Rettype
Y%m^V?k {
KF(N=?KO Left l;
<?znk8| public :
6qp2C]9= unary_op( const Left & l) : l(l) {}
VPBlU ZUPlMHc template < typename T >
.93B@u typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2j*;1 {
d[eN#< return FuncType::execute(l(t));
EFSln*| }
*uoc;6 OiAP%7i9 template < typename T1, typename T2 >
*c9/ I typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ruiAEC<Ej {
aAJ'0xnj return FuncType::execute(l(t1, t2));
JO{Rth }
WCJ$S\# } ;
QU{|S.\ b5NPG N 9=D09@A%e 同样还可以申明一个binary_op
X} <p|P+ >,;,
6|S template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
F-0 |&0 class binary_op : public Rettype
`IN/1=]5 {
AM?62 Left l;
`0'Bg2' Right r;
2vbm=~)$F public :
xd
}g1c binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
e!BablG[ walQo^< template < typename T >
6'E3Q=}d typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#ub! {
H&
L return FuncType::execute(l(t), r(t));
vOMmsU F }
,-({m' CI%4!K;{ template < typename T1, typename T2 >
iPoh2 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N!RkV\:X {
wX7|a/|@ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
H!uB&qY }
hqr V {c } ;
t.f#_C\ mV\QZfoF $;@LPE 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
Dj 0`#~ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
H#zsk*=QD DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
{-FS+D` 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。
6@N?`6Bt 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
60*;a*cy 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。。。
02|f@bP. 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
gt~hUwL 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)
AL(YQ)-Cg 下面是修改过的unary_op
yDk|ad| 7-*QF>w<a template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Y bX3_N& class unary_op
)}{V#,xz@ {
e~Hx+Qp.G Left l;
R['k&jyi }1N$4@
public :
A$w0+&*= o'9K8q\1 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
4s{_(gy ~Z ,bd$ template < typename T >
>%v w(pt struct result_1
"!\O N)l* {
}PdHR00^ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
0H|U9 } ;
zP[_ccW@ Ib$*w)4: template < typename T1, typename T2 >
E="FE.%A struct result_2
;THb6Jz/+ {
rkp 1tv typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
CTqAhL 4} } ;
!>%U8A F0cde template < typename T1, typename T2 >
ct,Iu+HJ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
iti~RV, {
MT`gCvoF4P return OpClass::execute(lt(t1, t2));
[gZz'q&[) }
OK=lp4X ;B8#Nf template < typename T >
TB=KTj typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T?p'R {
"K.Xo G4| return OpClass::execute(lt(t));
H<^*V8J 'w }
41pk )8~pt l~f>ve| } ;
BE&P/~(C I=N;F6 D)yCuw{M: 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
@y{i.G 好啦,现在才真正完美了。
pHW
Qk z( 现在在picker里面就可以这么添加了:
uVO*@Kj+ !OM
P] template < typename Right >
=44hI86 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
fxW,S {
W YHr'xJ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
^uU'Qc4S= }
6$]p;}# 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。
^X&`:f ;n-)4b]\ GCw<jHw Je|D]w l7rGz2:? 十. bind
f87>ul!* 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。
@iC,0AK4k 先来分析一下一段例子
jU 4*fzsZI 9.bMA<X AR<'Airi: int foo( int x, int y) { return x - y;}
4JF8S#8B bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
6bL"Z OEu bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
#MZ0Sd8]& 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。
6Y#-5oEu/ 我们来写个简单的。
m?Gb5=qo 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
^':Az6Z 对于函数对象类的版本:
<K8$00lm !PCw-& template < typename Func >
?}QHEk:H struct functor_trait
rUunf'w`e1 {
P,S$qD*4 typedef typename Func::result_type result_type;
s+"[S% } ;
jGB2`^&d 对于无参数函数的版本:
7e,EI9?. UX-l`ygl template < typename Ret >
IN? A`A struct functor_trait < Ret ( * )() >
|"[[.Adw9" {
_IAvFJI typedef Ret result_type;
T=8>0D^v5 } ;
l8n}&zX 对于单参数函数的版本:
sLx!Do$' b"Hg4i) template < typename Ret, typename V1 >
dAOmqu,6 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
G0sg\] {
~jd:3ip+! typedef Ret result_type;
cmQLkT"#K } ;
^s@?\v 对于双参数函数的版本:
~rBeJZ buGYHZu template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
'bP-pgc struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
`pp"htm {
"FC;k
>m typedef Ret result_type;
)J/,-p } ;
Pnb?NVP!^9 等等。。。
axOdGv5 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
dZ UB CtbmX)vE template < typename Func >
C7%+1w'D8 struct func_return
XVi?-/2 {
@DT${,.49 template < typename T >
]A;zY%> struct result_1
Aa*UV6(v {
d+KLtvB%M typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
+{
QyB } ;
9N>Dp N #!\g5 ')mC template < typename T1, typename T2 >
q#Y%Y struct result_2
TY"=8}X1 {
-yt[0 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
H"4^ } ;
P@'<OI } ;
]|[,N> s OD>mc#%Y C=}YKsi|R| 最后一个单参数binder就很容易写出来了
8D
eRs# x|l[fdm5 template < typename Func, typename aPicker >
vukI`(# class binder_1
MyZ@I7Fb, {
W:{1R&$l Func fn;
Ip]-OVg aPicker pk;
?DEj|
i8 public :
Le"$k su> #_{3W-35* template < typename T >
HK>!%t0S struct result_1
w">XI)*z {
<5MnF typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
`,ZsKxI } ;
M xUj7ae %-?HCjT template < typename T1, typename T2 >
ppIMaP struct result_2
I9Af\ k|^ {
7g3vh%G. typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*M;!{)m? } ;
-~eNC^t;W !+&"y K@J binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
\{L!hAw WE\912j template < typename T >
{:c*-+? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~a&s5E
{ {
]O s!=rt return fn(pk(t));
),5^b l/ }
<R>qOX8 template < typename T1, typename T2 >
6=2M[T typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
wwVK15t {
',nGH|K. return fn(pk(t1, t2));
;1}~(I#Y }
qsXK4` } ;
jdV E/5 !"B0z+O> h9c54Ux 一目了然不是么?
o~H4<ayy 最后实现bind
8D[P*?O &;5QB A-r-^S0\ template < typename Func, typename aPicker >
hZ-No picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
UOH2I+@V {
5+dQGcE@ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
V*SKWP }
+=hiLfnE M >Yx_)<U 2个以上参数的bind可以同理实现。
4AB7 uw 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。
)~;= 0O |X Ua]shSjyI 十一. phoenix
=@;uDu:Q Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
]N}80*Rl g@hg u for_each(v.begin(), v.end(),
Az[Yvu'< (
P31}O2 Nh do_
MrEyN8X [
Ko9"mHNB cout << _1 << " , "
~{'.9 ]
4FEOV,n .while_( -- _1),
cf?*6q?n cout << var( " \n " )
;1^_.3 )
eZR{M\Q );
wQJY,|. UN[rW0* 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:
5$0@f`sj 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
M]:4X_ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
>t')ZSjRs 那么我们就照着这个思路来实现吧:
:<f7;. K?:rrd=7q ST1PSuC~ template < typename Cond, typename Actor >
_x_om#~n class do_while
EaGh`*"w(7 {
5hak'#2 Cond cd;
_3DRCNvh Actor act;
j#r|t+{"C public :
74hGkf^S template < typename T >
0TK+R43_ struct result_1
CsG1HR@ {
/PF X1hSu typedef int result_type;
$EHAHNL?Lx } ;
d-nqV5 JaP2Q} &B do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
X(kyu,w KW|X\1H template < typename T >
]}H;`H typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%4? {
`!Ei
H<H} do
I`:nb {
JPW+(n|g act(t);
3\WLm4 }
]+x;tPo while (cd(t));
^XEX" E return 0 ;
P3C|DO4 }
Rf2$k/lZ } ;
V~M>K-AL {^ 1s JnE\E(ez 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
.q#2 op 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。
hGyi@0
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。
c<)C3v 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。
V}(snG, 下面就是产生这个functor的类:
pH5"g"e1 vk:@rOpl rCqcl template < typename Actor >
M0g!"0? class do_while_actor
~E&drl\ {
Wo&10S w Actor act;
f@&C
\
public :
'^"6EF.R
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
FM:ax{ ^;4nHH7z-, template < typename Cond >
Ex^|[iV picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
6U)Lhf\'o } ;
"MZj}}l ;Q>(%"z}; nV'~uu 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
e 5U<nf 最后,是那个do_
VOH.EK?5 l&cYN2T
b C^I h"S class do_while_invoker
ciO^2X {
}XVz?6 public :
"J^M@k\! template < typename Actor >
fXCx!3m do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Zo {
_=@9XvNM return do_while_actor < Actor > (act);
$$8xdv# }
f!2`N } do_;
w
A<JJ_R L/9f"%kZ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
yE L^Y'x? 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
q5J6d+ 最后来说说怎么处理break和continue
;B>2oq 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。
>J>4g;Y 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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