一. 什么是Lambda
[0 rH/{ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Lr20xm 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,
{3SK|J` Q,:h`%V elR1NhB|p -]-0]*oAp class filler
&> _aY # {
m;nH
v public :
9ei<ou_s void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
[VLq/lg* } ;
I %sw(uoE fLeHn,*," 6kMEm)YjT 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:
3sRI7g V
lkJ$f5l cd~ QGP_C i!fk'Yt% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
_j4K +K8T%GAr 9':Hh' 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
S|;}]6p Q );}1'c 5z_Kkf?o @+_pj.D 二. 战前分析
gK"(;Jih$ 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。
G^z>2P 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
,Y#f0 dQFUQ Pf;RJeD for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
i-#D c(9 /* --------------------------------------------- */
foBF]7Bz? vector < int *> vp( 10 );
?=1i:h transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
xIV#}z0 /* --------------------------------------------- */
Q/J <$W*, sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
U6o]7j&6 /* --------------------------------------------- */
1vAJ(O{- int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
+ rM]RFi /* --------------------------------------------- */
JaR!9GVN7 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
1D2RhM% /* --------------------------------------------- */
;mr*$Iu 7| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
6ZwQ/~7H nEP3B'+ bSQj=|h1 DjiI*HLNR 看了之后,我们可以思考一些问题:
ILiOEwHS7F 1._1, _2是什么?
>)Bv>HM 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。
t?b@l<,s 2._1 = 1是在做什么?
FW)~e*@8= 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。
{d0
rUHP 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。
I)9, eYn/F~5-
f+.sm 三. 动工
+QOK]NJN 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
}jP/XO1f GuaF B[4 ({$rb-
|eFaOL| template < typename T >
~$rSy|19 class assignment
ynf!1!4 {
&OkPO| T value;
_PQk<QZ public :
|VjD. ]I assignment( const T & v) : value(v) {}
5 /T#>l< template < typename T2 >
&T ^bv*P T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
% .ss } ;
'|*e4n E70o nR!i b_u;
`^ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
K|Xe) 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
-s7!:MB%g _KBa`lhE \/nSRAk -G'3&L4
D class holder
cXr_,>k {
I"QU{]|J public :
|+JC'b?, template < typename T >
$" =3e]< assignment < T > operator = ( const T & t) const
ka{!' ^ {
E8t{[N6d return assignment < T > (t);
,Ij/
^EC} }
??LE0i } ;
9+8N-LZ b`Jsu!?{ W59 xe&l 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
:QHh;TIG=< ,g3n/'rP% static holder _1;
!/!Fc'A Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
CL?=j| Ea &Z9rQH81f> for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Po.by~| 而不用手动写一个函数对象。
i[z#5;x+< U'Y,T$Q
ttt4h u6:$AA 四. 问题分析
+1\t0P24 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。
A6E~GJa 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。
-D1A 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
JL<<EPC 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
F7]8*[u 下面我们可以对这几个问题进行分析。
8%a
^j\L zyt >(A1 五. 问题1:一致性
o h9L2 " 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?|
l%?()]y 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
92N `Q} \J;]g\&I" struct holder
|@f\[v9` {
ICc:k%wE7 //
1CJAFi>%D template < typename T >
mgodvX T & operator ()( const T & r) const
x cZF_elt7 {
SP>&+5AydX return (T & )r;
N-Bw&hEZ }
)wdd"*hv } ;
5)0'$Xxqa0 ~LP5hL 这样的话assignment也必须相应改动:
%F}d'TPx F ^m;xy template < typename Left, typename Right >
Um*&S.y class assignment
S0LaQ<9. {
NQcg}y Left l;
C0>L<*C Right r;
^V]IPGV public :
A ^zd:h- assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Mp[2A uf template < typename T2 >
TZ}y%iU:mB T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
m}>Q#IVZ } ;
m,}GP^<1i fhC| =0XB 同时,holder的operator=也需要改动:
M7-2;MZ _kBx2>qQ template < typename T >
?N@[R]; assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
zH#urF6< {
9ESV[ return assignment < holder, T > ( * this , t);
.&8a ;Q?c }
[F{P0({%? e nw*[D ! 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
UgZL<} 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
g'2;/// UA*Kuad return l(rhs) = r;
ep*8*GmP 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
FMWM: 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
^f,%dM=i= Blj<|\igc template < typename Tp >
1xO-tIp/ class constant_t
YlR9
1LX {
r$x;rL4 const Tp t;
7mtg public :
jw0wR\1 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
hZ"Sqm] template < typename T >
0JqvV const Tp & operator ()( const T & r) const
eF' l_* {
gyT0h?xDt return t;
"g!ek3w( }
}'n]C| gZ } ;
2R;#XmKS 8==_43 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
F6>oGmLy 下面就可以修改holder的operator=了
YgjN*8w\ 9o3? template < typename T >
"M^mJl&*b assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
ySF^^X$J {
E Q:6R|L return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
|=V~CQ] }
rD9:4W`^ *55unc 同时也要修改assignment的operator()
n8`WU3& u*rHKZ9i template < typename T2 >
N:Ir63X*# T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
P.mlk>r 现在代码看起来就很一致了。
}d5~w[ O]Yz7 六. 问题2:链式操作
\l`{u)V 现在让我们来看看如何处理链式操作。
bL+}n8B 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。
6)>otB8)J 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。
ofPv?_@ 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。
y!
QYdf? 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
,R-aO= % s=556 template < typename T >
Py?Q:: struct result_1
$ ?|;w,%I {
=hY/Yr%P typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
4U u`1gtz } ;
I~;H'7|e -zI9E!24 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:
Ka<J*
k3 oY7jj=z#T template < typename T >
tk>J
mcTw struct ref
M|{NC`fa {
V7cr%tY5 typedef T & reference;
mU.c!|Y } ;
P4+PY 8 template < typename T >
b/
h#{' struct ref < T &>
,,BWWFg~ {
w6pXF5ur> typedef T & reference;
3e1P!^'\ } ;
w"?RbA : LT'#Q8 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
TOG:N~ ;mPX8bT template < typename T >
<d >!% typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
i4XiwjCHN {
ru4M=D return l(t) = r(t);
b`F]oQ_* }
pbw{EzM 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。
{-%8RSK=< 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
z%\&n0 {Byh:-e< 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
6RDy2JAOP _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
yT~x7, _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
v *`M3jb +5 调用divide的对象返回一个add对象。
2waPNb| 最后的布局是:
H8 xhE~'t Add
0sTR`Xk / \
E]=>@EX Divide 5
J ;4aghzY / \
jx2{kK _1 3
NFR>[L V 似乎一切都解决了?不。
\N$)Q.M 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
-Zp BYX5e_ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
!SIk9~rJ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
sV\K[4HG dlIYzO< template < typename Right >
0?dr( assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
ia_lP Right & rt) const
FYK`.>L28 {
W+5. lf=2> return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Q|e-)FS) }
90K&oof?M 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
UM<s#t`\3 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
^)(tO$S 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。
w4M;e;8m[U 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。
p<,`l)o}~ 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。
TwI'XMO;A 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?
qI${7 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
g4952u =itQ@``r template < class Action >
0%4OmLBT class picker : public Action
%%zlqd"0 {
e[0"x.gu public :
n9n)eI)R picker( const Action & act) : Action(act) {}
p@[ fZj // all the operator overloaded
<fV][W } ;
P(/eVD#v J0oeCb Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
!&NrbiuN 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
`uH7~ r^ euVj,m template < typename Right >
-3guuT3x\ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
iq[IZdza {
xc\zRsY` return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
d325Cw? }
F\L!.B D/GE-lq Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
"Mhn?PTq 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
Z!7xRy 8/&4l,M5 template < typename T > struct picker_maker
51y#AQ@ {
1<5Ug8q typedef picker < constant_t < T > > result;
HIx%c5^ } ;
~_c1h@ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
n.z,-H17 {
'+27_j typedef picker < T > result;
D9?.Ru0. } ;
R=F_U 0U H] 下面总的结构就有了:
:2&"ak>N functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
Z#bO}! picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
xwi6#> picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
c+ByEP4EG 至此链式操作完美实现。
:7mHPe}( -a &<Un/ 4e#$-V 七. 问题3
qLP/z 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。
k~ByICE N5h9){Mx template < typename T1, typename T2 >
z|X6\8f ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
cD}]4 {
H-U_ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
V)N{Fr)& }
XmwAYf u3GBAjPsIk 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:
~BX=n9 [/%N2mj template < typename T1, typename T2 >
e}S+1G6r) struct result_2
f'H|K+bO {
^gZ,A]
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Z6A-i@ } ;
nSC2wTH!1 F=
%A9b_a 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?
?Ve IlD 这个差事就留给了holder自己。
GNe^~ Y)+q[MZ R +yHz7^6-5 template < int Order >
c38XM]Jeq class holder;
4=MjyH|[Jx template <>
CgrQ"N5 class holder < 1 >
J}:.I> {
lM{f ld public :
xZlCFu template < typename T >
+38R#2JV struct result_1
UL{J%Ze=~ {
{svo!pN: typedef T & result;
mPk'a } ;
XW" 0:}`J template < typename T1, typename T2 >
]|+M0:2? struct result_2
9|#cjHf {
kuV7nsXiQ typedef T1 & result;
~IS8DW$; } ;
fyA-*)oHv template < typename T >
kMMgY? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
$i5J} {
W>)0=8#\ return (T & )r;
mpMAhm: }
%kjG[C template < typename T1, typename T2 >
!W9:)5^X typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ow.!4kx{ d {
wz*iwd- return (T1 & )r1;
RbXR/Rd }
O6R)>Y4 } ;
d#H9jg15e PD-&(ka. template <>
"8{A4N1B5 class holder < 2 >
}:
HG)V {
.'gm2 public :
'=n?^EPE3 template < typename T >
4^F%bXJ) struct result_1
N+rU|iMa. {
'#Au~5 typedef T & result;
=I@t%Y } ;
r(46jV.sD: template < typename T1, typename T2 >
L2ydyXIsd struct result_2
K+F"V W*? {
_!@:@e)yB{ typedef T2 & result;
czuIs|_K* } ;
[eDrjf3m template < typename T >
+*:mKx@Nw typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
/[.V( K
D {
-HG.GA return (T & )r;
R[a-" }
.qO4ceW2-~ template < typename T1, typename T2 >
1x:W 3. typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
\}s/<Q {
!i^"3!.l,] return (T2 & )r2;
2Lf,~EV }
D=TS IJ@ } ;
SG&,o=I$ LV^^Bd8Ct v$|~
g'6 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
3SP";3+ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
:*M?RL@j 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
m-vn5OX K)7T]z` return l(i, j) = r(i, j);
l<f9$l^U 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
8(L$a1#5W 25$_tZPAI return ( int & )i;
X8$Mzeq return ( int & )j;
>u&D@7~c 最后执行i = j;
.d]/:T
-0 可见,参数被正确的选择了。
h|CZ~ oAQQ OtpZN hul,Yd) Z /\w4k f^uiZb 八. 中期总结
4]h/t&ppq 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
WiS3W;
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
rPaJ<>Kz 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
&q-&%~E@ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
AG@gOm \9)5b8 Hd|[>4 Z <l{oE?N k&ci5MpN &zdS9e-fF 九. 简化
""0Y^M2I 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
Rql/@j`JX 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
mgAjD. 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
yYA*5
7^A 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
V`^*Z}d9 +-*/&|^等
("2X8(3z 2. 返回引用。
M:/NW-: =,各种复合赋值等
ws'e 3. 返回固定类型。
.Vbd-jr'M 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
n1."Qix0 4. 原样返回。
u7L?9 operator,
dLiiJ6pl* 5. 返回解引用的类型。
tYu<(Z(l) operator*(单目)
'x*C#mt 6. 返回地址。
bY" zK',m operator&(单目)
xsZG(Tz 7. 下表访问返回类型。
x77L"5g operator[]
2/&=:,"t,B 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
pl`4&y%Me operator<<和operator>>
&n6{wtBP Z<nNk.G OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
lYG`)#T 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
7g\v (P nR{<xD^ template < typename Left >
4z0gyCAC A struct value_return
.l1x~( {
?+t;\ template < typename T >
ys9:";X;} struct result_1
>dl5^ {
4YfM.~
6 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
T+Z[&| } ;
4$xVm,n|
(U:-z=E#1 template < typename T1, typename T2 >
cRLw)"| struct result_2
,HZ%q]*:~ {
|?T=4~b
typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
ihrf/b } ;
w2
Y%yjCV } ;
DBAyc# Hr?lRaV A8'RM F1 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
sFpg 4 /_jrZO 下面我们来剥离functor中的operator()
ET}Z>vU}+ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
1K Fd
~U LYDiqOrx return l(t) op r(t)
4 Ej->T. return l(t1, t2) op r(t1, t2)
{`!6w>w0 return op l(t)
\3JCFor/ return op l(t1, t2)
1/M^7Vb. return l(t) op
3FiK/8mu return l(t1, t2) op
/vSGmW-* return l(t)[r(t)]
`K{} return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
q} e#L6cM >(RkoExO/ 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:
_
$F=A 单目: return f(l(t), r(t));
w+)${|N?
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
<:9ts@B 双目: return f(l(t));
5P!ZGbG return f(l(t1, t2));
+e{ui + 下面就是f的实现,以operator/为例
fd'kv }yT/UlU struct meta_divide
w;O-ATUzN {
<m-(B"FX template < typename T1, typename T2 >
L$PbC!1 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
`+,?%W) {
L`nW&;w' return t1 / t2;
$s7U
|F,I }
>Sc yc-n } ;
0AO^d[v /8l-@P.o 这个工作可以让宏来做:
+=($mcw#[ "'v+*H 3 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
k4q":}M template < typename T1, typename T2 > \
@[r[l#4yUi static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
\!^=~` X- 以后可以直接用
apL$`{>US DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
c(Dp`f, 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
n#X~"|U` (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。。。)
wkp2A18n fI`Ez!w0
~@'wqGTp 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
+xYu@r%R YS|Dw'%g / template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$Tbsre\MJ class unary_op : public Rettype
5;)^o3X> {
UT3Fi@
Left l;
8eB,$;i public :
kkl'D!z2g unary_op( const Left & l) : l(l) {}
l[E^nh> h.Qk{v template < typename T >
rUKg<]&@ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Biv)s@"f-Q {
q1rj!7 return FuncType::execute(l(t));
T1Py6Q,- }
9Q9{>d#" ("a@V8M`$F template < typename T1, typename T2 >
T_*inPf typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Tt: (l/1 {
2;Z
0pPR& return FuncType::execute(l(t1, t2));
r?DCR\Jq }
'l'3&.{Yfk } ;
:ts3_-cr O\<zQ2m )BJkHED{ 同样还可以申明一个binary_op
6:8s,a3&[k mqZK1<r template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
hV@ N-u^ class binary_op : public Rettype
ZUI6VM {
qx#M6\L! Left l;
YrL(4 Nt8 Right r;
ta?NO{* public :
`4K|L6 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
F~Dof({: GQ1/pys template < typename T >
e=&~6bs1U typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~xqiasE#K {
~v8X>XDL?T return FuncType::execute(l(t), r(t));
xL15uWk- }
*O[/KR% B?BOAH template < typename T1, typename T2 >
UNDl&C2vz typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p$,G`'l {
}# s{." return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
jRg/N_2'2 }
i|{psA } ;
ZLzc\>QX [63\2{_^v icb)JZ1K 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
4M&$wi 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
a#]V|1*O DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
$W7}Igx# 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
j
sPavY 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
gGP6"|tc4 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
ChK-L6 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
(xo`*Q,+ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
LAC&W;pJ" 下面是修改过的unary_op
!yv>e7g^ ;O7"!\ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
v*V(hMy class unary_op
xn`)I>v {
d92Z;FWb Left l;
}-fHS;/ BWxfY^,'&6 public :
O7 ;=g!j l73%
y unary_op( const Left & l) : l(l) {}
H~yHSm 3 /xUF@%rT template < typename T >
Q\4tzb] struct result_1
E3 % ~!ZC {
L;0
NR(b! typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
*+rfRH]a } ;
\Vme\Ke*v) P;.roD9 template < typename T1, typename T2 >
s4|tWfZ struct result_2
\:+\H0Bz {
:!_l@ =l typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
8gavcsVE[ } ;
0U7Gl9~ [~8U],?1 template < typename T1, typename T2 >
'd2
:a2C] typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<TVJ9l {
<r,5F: return OpClass::execute(lt(t1, t2));
+.~K=.O) }
6CFnE7TQf nFJW\B&(` template < typename T >
2,:{ 5]Q$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
BI%^7\HZ {
8=$X hC return OpClass::execute(lt(t));
QKjn/%l"@ }
GeJ}myD O s'yR2JYv } ;
2Vti|@JYp /k/X[/WO m}z6Bbis 0 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
-F?97&G$ 好啦,现在才真正完美了。
q;[HUyY, 现在在picker里面就可以这么添加了:
$9?:P}$v x_~_/&X5 template < typename Right >
WOn<JCh] picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
curYD~7 {
x'0_lf</# return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
'!A}.wF0 }
{Fwvuk 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。
'ge$}L}4 9C)VW O1~7#nJ*4[ |@_<^cV110 &?y@`',a0{ 十. bind
Ub\^3f 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
w<H2#d>5!@ 先来分析一下一段例子
w=]A;GgA y7/4u-_c JOG-i int foo( int x, int y) { return x - y;}
[;{xiW4V] bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
uD(C jHM> bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
.nZKy't 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
0UJ6>Rj 我们来写个简单的。
yf&_l^! 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
f?:=@35 对于函数对象类的版本:
&jY|
:Fe %T$>E7]! template < typename Func >
3Iqvc v struct functor_trait
?5CE<[ {
hqln6m typedef typename Func::result_type result_type;
.tKBmq0xo" } ;
Xps
\+l%i 对于无参数函数的版本:
YZ<zlU qeFaY74S template < typename Ret >
6~sU[thGW struct functor_trait < Ret ( * )() >
M@KQOAzt {
l@&-be typedef Ret result_type;
0S:&wb } ;
,y'6vW`%g9 对于单参数函数的版本:
+EjXoW7V 9n is8 template < typename Ret, typename V1 >
C&Qt*V#, struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
i#4+l$q {
f/c&Ya(D~ typedef Ret result_type;
C$0u-Nx8 } ;
tm/>H 对于双参数函数的版本:
AmC9qk8Q [R1|=kGU template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
qqo#H O struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
l$1?@l$j {
A{4,ih"5 typedef Ret result_type;
}j2;B 8j } ;
>d`GNE 等等。。。
t]0DT_iE 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
E} ]=<8V #/ePpSyD template < typename Func >
md<^x(h"< struct func_return
_IdW5G {
`uMc.:5\ template < typename T >
Q9AvNj>X struct result_1
vE,^K6q0` {
hBRi5&% typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
L754odc } ;
;6 W[%{ cY5;~lO template < typename T1, typename T2 >
QxG^oxU} struct result_2
|pS]zD {
aV7VbC typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
9[JUJ,#X'0 } ;
;=$;h6W0 } ;
st* sv} !&Q?AS JH iS)-25M' 最后一个单参数binder就很容易写出来了
s<"|'~<n i`e[Vwe2x@ template < typename Func, typename aPicker >
ROn@tW class binder_1
UapU:>!"` {
VqvjOeCbH Func fn;
.'A1Eoo0d aPicker pk;
;^bfLSWm{ public :
[ KgO:},c Z[w}PN,xV template < typename T >
ip<VRC5`5 struct result_1
Wk7E&?-:6 {
hDTC~~J/ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
.]h/M,xg } ;
lCUYE"o !AJkd. template < typename T1, typename T2 >
-5 struct result_2
~5N
oR {
y akRKiz\ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
pt"9zkPj } ;
T0dD:s N L,.~VNy- binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
@*<0:Q|m d'Bxi"K
template < typename T >
:8eI_X typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?Xvy0/s5 {
vE^tdzAG return fn(pk(t));
Cp/f18zO }
XQn1B3k+ template < typename T1, typename T2 >
N,K/Ya)1 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
wH!$TAZ:Yw {
j24 3oD return fn(pk(t1, t2));
mrRid}2 }
66F?exr } ;
5b/ ~]v -t S\ :,JjN& 一目了然不是么?
]i(/T$?~ 最后实现bind
4 @{?4k-cq _b%) W;=Ae~ template < typename Func, typename aPicker >
SWx: -< picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
nl
'MWP {
v.<mrI#? return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
hT 1JEu }
'I/_vqp@ MZ$uWm`/ 2个以上参数的bind可以同理实现。
5C1EdQ4S0 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。
(o IGp |?VJf3A 十一. phoenix
1N(1h
D Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
8u~ :p}8#rb for_each(v.begin(), v.end(),
-O\i^?lD; (
8 5ET$YV do_
qJ`:$U [
f%.Ngf9 cout << _1 << " , "
[HYr |T ]
LWJ ?p-X .while_( -- _1),
'42$O cout << var( " \n " )
I4jRz*Ufe? )
{rR(K"M );
Jf?6y~X>Y O%kUj&h^ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
}ww/e\|Nt= 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
Bz_'>6w operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
zsJ# CDm 那么我们就照着这个思路来实现吧:
p"
>*WQ "."(<c/3 0)Ephsw template < typename Cond, typename Actor >
!Nx1I class do_while
SC~k4&xy {
HQ-++;Q Cond cd;
ecs 0iW-, Actor act;
+`GtZnt# public :
,9bnR;f\ template < typename T >
<EUR: struct result_1
^C'0Y.H S {
:+Ukwno?/ typedef int result_type;
SdYf^@%}F } ;
=${.*,o TC/c5:)] do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
=D$ED^W %a~/q0o> template < typename T >
{7goYzQsi% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4Wiy2 {
<v0`r2^S{- do
RX>P-vp {
9(TGkz(NA act(t);
IANSpWea? }
o0 C&ol_ while (cd(t));
eo9/ return 0 ;
~I5hV}ZT }
~)ys,Q } ;
m@Yc&M~ \i_E}Ii0 VGQ~~U7}@ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
@Iz]:@\cJ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
uTR^K=Ve 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
95mf 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
j-ej7 下面就是产生这个functor的类:
ac l<dY6 DD$>3` GV Xdyi template < typename Actor >
G@H!D[wd class do_while_actor
"9s_[e {
V_SH90@)+ Actor act;
z/{X{+Z public :
h )
Wp do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
=Hd yra n6%` template < typename Cond >
uAPVR picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
:82h GU } ;
2DW@}[G v3-'
GgM B}d&tH2^s 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
}'x;J 最后,是那个do_
GkJcd; 3^y(@XFt z lr! class do_while_invoker
)JS6W {
>-A@6Qe_ public :
f(5(V
% template < typename Actor >
p +i1sY do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
W91yj: {
~(d
{j}M> return do_while_actor < Actor > (act);
1/Ts .\K3 }
rz "$zc.) } do_;
5YD~l(,S1] P'Rw/co 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
NGc~%0n 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Z[. M>| 最后来说说怎么处理break和continue
o&q>[c 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。
E]`7_dG+T 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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