一. 什么是Lambda
Gg{M 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
}%S#d&wh$_ 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,
#9q
]jjH E ] U.*KkQ 1m<8M[6u JQA]O/|N class filler
P u,JR {
+?GsIp@>jh public :
rpv<'$6 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
byX)4& } ;
e0`5PVJ Vv*](iM Gg5+Ap D 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
> |(L3UA9 @gjA8mL e^or qw/I oN=>U"<\1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
bA/'IF+ Z4D[nPm$ X=%e'P*X 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
rWip[>^ B[;aNyd< 6rN.)dL.#N [(Ihu e 二. 战前分析
H~lvUHN 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。
ZO]P9b 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
a}'dIDj S.*LsrSV _''9-t;n, for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
k6(0:/C /* --------------------------------------------- */
l6pvQ| vector < int *> vp( 10 );
v`r*Yok;` transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
:} D TK /* --------------------------------------------- */
Up\ k67 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
+*x9$LSD /* --------------------------------------------- */
Nt7z
]F ` int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Uh3N#O /* --------------------------------------------- */
6-f-/$B for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
,7SqRY,+ /* --------------------------------------------- */
X1^Q1?0 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
!PJp() M,oRi;V C{]1+eL }hS$F 看了之后,我们可以思考一些问题:
O+ xzM[[ 1._1, _2是什么?
PySFhb@ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
8_T9[]7V8 2._1 = 1是在做什么?
\n^;r|J7k 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
mQ^SpK # Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
pLtK :Z O-qpB;| P5&8^YV`N 三. 动工
{ukQBu#}< 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
`a9iq> il$eO 7 n {..Q,z tiF-lq template < typename T >
FM<`\d' class assignment
?{wD%58^oG {
?vmoRX T value;
;1q|SmF public :
YZ6"
s- assignment( const T & v) : value(v) {}
,z`* 1b8 template < typename T2 >
Xx ou1l! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
-{NP3zy } ;
%\Mc6 &o'$uLF~Y =kBN&v_(! 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
^#4Ah[:XA 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Oe lf^&m UD ;UdehC +IG=|X "pc
t# class holder
'CCAuN>J {
06[HE7 public :
^m -w@0^z template < typename T >
#q6#nfi" assignment < T > operator = ( const T & t) const
q I*7ToBJ {
hp}JKj@ return assignment < T > (t);
-!IeP]n#P }
X}`39r. } ;
z[0tM&pv yacN=]SW5 $ J!PSF8PL 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:
piXL6V @c C0CJ; static holder _1;
&!B4v<#, U Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
5.
+_'bF| 4mnVXKt%. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^;wz+u4^l 而不用手动写一个函数对象。
+g_m|LF
7MQxW<0 .pIO<ZAFT %$67*pY'JH 四. 问题分析
-@.FnFa 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。
`bF4/iBW 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。
0U?(EJ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Y)D F.ca( 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
\4>& zb4 下面我们可以对这几个问题进行分析。
>.-4CJ])d 1,+swFSN 五. 问题1:一致性
5aNvGI1 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?|
Ugme>60`'k 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
}4kQu#0o") (W?t'J^# struct holder
y:Aha#< {
k\IdKiOj!D //
-#,4rN# template < typename T >
2x~Pq_?y T & operator ()( const T & r) const
M,<UnAVP- {
aI1tG return (T & )r;
FmgMd)# }
fpJ%{z2 } ;
Xq}}T%jcd sK8sxy 这样的话assignment也必须相应改动:
:KS"&h{ SY 8y;gs1d;A template < typename Left, typename Right >
iqKs:v@+x class assignment
_%(.OR {
*0'< DnGW Left l;
3 6t^iV*3 Right r;
B_>r|^Vh public :
QWE\Ud.q assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
P3v4!tR template < typename T2 >
PW\me7iCz T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
,s/laZ)V } ;
FcyFE~>2 "^wIixOH5 同时,holder的operator=也需要改动:
;7*T6~tv yw{r:fy template < typename T >
~zVe?(W assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
/#zs {
TSVlZy~Xo return assignment < holder, T > ( * this , t);
gH*(1* }
V=8npz J[c`Qq:&e 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。
rp|A88Q/! 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
35 L\ 7MsJ*En return l(rhs) = r;
HubK 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。
tJA"BP3f 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
p!DOc8a.\e <r
m)c. template < typename Tp >
y{2\T class constant_t
w:x[kA {
\"w+4} const Tp t;
zL9:e7o public :
PbFbihg constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Q7\j:. template < typename T >
t#w,G const Tp & operator ()( const T & r) const
@U@O#+d'ZR {
KNR7Igw?} return t;
bz.sWBugR }
Y^ y:N$3$\ } ;
)Br#R:# |(CgX6 l3 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
>=;hnLu 下面就可以修改holder的operator=了
8fktk?| q/ (h{cq template < typename T >
x+b.9f4xJ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
~y"OyO i& {
VCwC$ts return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Yv0y8Vz@ }
?Ezy0>j f?>
?jf 同时也要修改assignment的operator()
&.qLE 6C/Pu!Sx? template < typename T2 >
oTrit_@3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
We vd6)\ 现在代码看起来就很一致了。
&h_Y?5k K Wr-I~>D%_ 六. 问题2:链式操作
X*9-P9x(6 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Q$sC%P(y 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。
q(A_k+NL 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。
xzOn[.Fi 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。
:#cJZ\YH 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
+ R~!G 5K-,k^T} template < typename T >
*Uy;P>8 struct result_1
Fk9]u^j {
f4&;l|R0a typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
zKp R:F } ;
& eqqgLz w9n0p0xr< 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:
T(Bcp^N 2p4iir template < typename T >
-*OL+ struct ref
<PM.4B@ {
z, FPhbFn typedef T & reference;
fxmY,{{ } ;
~z")';I| template < typename T >
p<?lF struct ref < T &>
a*iKpr- : {
OR37 typedef T & reference;
J:O&2g"g
} ;
s_^N=3Si
%@|)&][hO 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
&N]e pV> LROrhO template < typename T >
P1Eg%Y6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
{u-J?(s} {
_dW#[TCF return l(t) = r(t);
#{#k;va }
y&bZai8WlE 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。
e+:X%a4\ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
A/"2a55 'St?nW3 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
|_QpB?b _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
d1D=R8P_u _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
?%#no{9 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
0C\cM92o 最后的布局是:
s,AJR
[ Add
AEDBr < / \
6y57m;JW/ Divide 5
(ti!Y"e2 / \
d|)ARRW _1 3
#p]V? 似乎一切都解决了?不。
uy~$
:0o 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。
A (p^Q 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。
BPm")DMo 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:
~wOMT Zsmv{p template < typename Right >
jeJspch+# assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
c;!|= Right & rt) const
_8-T?j**
{
/3VO!V]u return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
PgHmOs }
Qr7|;l3 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
d$xvM XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
_wX(OB 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
{d]B+' 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
:>Qu;Z1P 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
)X:Sfk 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
og~a*my3 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
c5:0`~5Fn 5rc3jIXc{| template < class Action >
9I$}=&" class picker : public Action
:eT\XtxM~{ {
UEt78eN public :
-#R`n'/ picker( const Action & act) : Action(act) {}
t0kZFU // all the operator overloaded
cfRUVe } ;
^:mKTiA- ~4Mz:h^ 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。
g0 ;;+z 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:
ld):Am}/o p$= 3$I template < typename Right >
S3$C#mHX picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Om>?"=yD E {
[*I7^h% return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
DiY74D }
%s9*?6 wZ69W$,p Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
a/H5Y,b> 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。
qFLt/
> A$n.'*gK template < typename T > struct picker_maker
!q$>6P {
g& f)WQ( typedef picker < constant_t < T > > result;
-3wid1SOm } ;
g_k95k3V' template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
)OucJQ {
0pl'*r*9 typedef picker < T > result;
@g]+$Yj } ;
\2#K { 6}0_o[23 下面总的结构就有了:
( ]0F3@k#s functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
vb]uO ' l picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
q[}re2 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
2V$Jn8v,`{ 至此链式操作完美实现。
Ey%[t .sOZ "=tW rj4Mq:pJ 七. 问题3
g\?07@Zd| 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。
gB+CM?
LKq ygX!'evY template < typename T1, typename T2 >
c* ~0R? ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*~cNUyd {
Ux{QYjFE return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
~X %cbFom= }
2']0c
z m!!;CbPo 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:
6 b?K-)kL C8YStT template < typename T1, typename T2 >
t6kLZ struct result_2
TiZ
MY:^ {
k`]76C7 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Y5B!*+h } ;
k6Vs#K7a <{hB&4oL 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?
20}]b*C} 这个差事就留给了holder自己。
Zm|il9y4m mo=@Zt <7B;_3/ template < int Order >
VkJTcC:1 class holder;
X7:Dw]t template <>
+l!.<:sp class holder < 1 >
,zH\P+* {
xB?!nd public :
@{Fa=".Ch template < typename T >
-em3 #V struct result_1
q$IU!I4 {
bNtOqhi typedef T & result;
kkj@!1q(wO } ;
>yqEXx5{ template < typename T1, typename T2 >
Wf%)::G*uR struct result_2
(Ia:>ocE0 {
QfM^J5j.M? typedef T1 & result;
z&um9rXR } ;
A)d0Z6G` template < typename T >
E5c)\
D typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
<5CQ#^cK {
e%{7CR'~TD return (T & )r;
@T.F/Pjhc }
8JW0;H< template < typename T1, typename T2 >
J4iu8_eH!D typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
<Nc9F[' {
*laFG<; return (T1 & )r1;
3O2vY1Y2 }
QV*la= j/ } ;
0TICv2l! a{%EHL,F template <>
U~c9PqjZ class holder < 2 >
R iV]SgV9 {
F^TOLwix public :
G4#Yz6O template < typename T >
7ruWmy;j struct result_1
4K4u]"1 {
~EYdE qS) typedef T & result;
w>Ft5"z } ;
T:CWxusL template < typename T1, typename T2 >
(>Pz3 7 struct result_2
gq~`!tW' {
`$3P@SO" typedef T2 & result;
|Xv\3r } ;
XoMgbDC template < typename T >
HBk5p>& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
R\$6_ {
40-/t*2Ly return (T & )r;
WFS6N.Ap }
%VXIiu[ template < typename T1, typename T2 >
~wGjr7Wt typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
/\1Q
:B3W {
"e29j'u!* return (T2 & )r2;
OU mZ| }
Tilr%D(Q } ;
+OB&PE Q-U,1b gKIN* Od 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
(KfdN'vW 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
H-X5A\\5 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
WFqOVI*l O&">%aU1I return l(i, j) = r(i, j);
v57Kr , 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
do%.KIk MUN:}S return ( int & )i;
=3,Sjme return ( int & )j;
nXxnyom, 最后执行i = j;
)%!X, 可见,参数被正确的选择了。
y G>sBc R/^;,. ^4saB+qm DFGgyFay -**fT?n 八. 中期总结
%]O#t<D 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
]7h;MR 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
xz,M>Ua 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
dsbz\w3: 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
H"2,Q
T HI)U6.' Yt4v}{+ EkN>5). gJzS,g1] i\MW'b 九. 简化
m :]F&s 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
QkO4Td< 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Pp|pH|(n , 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
fK=vLcH 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
wp-3U}P2( +-*/&|^等
23q2u6.F` 2. 返回引用。
`7',RUj|D =,各种复合赋值等
_'s5FlZq 3. 返回固定类型。
\z2d=E 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
dBW#PRg 4. 原样返回。
<5sfII operator,
} x'o`GuUf 5. 返回解引用的类型。
G&7 } m operator*(单目)
=E8Kacu% 6. 返回地址。
6AmFl< operator&(单目)
HMR!XF&JjC 7. 下表访问返回类型。
Mz6|#P}.s operator[]
Z?w=- 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
UX'tdB
!A operator<<和operator>>
89A04HX Szlww OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
_LZ 442 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Je`
w/Hl/U Q9t.*+ template < typename Left >
"S&1J8D| struct value_return
z7lbb*Xe {
nSU7,K`PM template < typename T >
W@FGU struct result_1
c<qJs-C4; {
k${F7I(Tb typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
#Cz:l|\ i } ;
VH.}}RS% vYG$>* template < typename T1, typename T2 >
Aj=c,]2 struct result_2
R~BW=Dz,e {
W{;LI
WsZ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
d _koF-7 } ;
SCMZ-^b } ;
`3F/7$q_ 9M-/{D^+< sk`RaDq@; 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
rB5+~
K@ -QP1Se*# 下面我们来剥离functor中的operator()
)$I"LyK) 首先operator里面的代码全是下面的形式:
~bJ*LM?wOP R
)e^H return l(t) op r(t)
885
,3AdA return l(t1, t2) op r(t1, t2)
CB?H`R pC. return op l(t)
(fWQ?6[ return op l(t1, t2)
y]f| U-f:~ return l(t) op
ZbcpE~<a return l(t1, t2) op
cY*lsBo return l(t)[r(t)]
J7rfHhz return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
cV)~%e/ &]/.=J 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
<3Hu(Jx<O 单目: return f(l(t), r(t));
iD9hqiX& return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
MMUw+jM4 双目: return f(l(t));
#Y<b'7yJ return f(l(t1, t2));
b~FmX 下面就是f的实现,以operator/为例
aD3Q-a[ KHXnB struct meta_divide
pG:)u
cj {
u@zBE?
g template < typename T1, typename T2 >
-^7n+
QX static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
uc;QSVWGy8 {
doaqHri\, return t1 / t2;
tt>=Vt' }
h9J } ;
S b3@7^ uw@|Y{(K r 这个工作可以让宏来做:
hC= ="4 - x;R9Gc[5 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
<$
Ar*<,6 template < typename T1, typename T2 > \
Z?-l-sK static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
T/C1x9=? 以后可以直接用
1e^-_Bo6'o DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
(wIpq<% 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
ouUU(jj02 (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。。。)
\6${Na'\ c
=i6 n_*k
e 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
)Hy|K1 pc%_:> template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
1{V* (=Tp class unary_op : public Rettype
xTL"%'| {
C zvi': Left l;
WChJ
<[]W public :
D*j\gI unary_op( const Left & l) : l(l) {}
QRv2%^L r
yO\$m template < typename T >
4m6E~_:F typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F
'U Gp {
@YTZnGG* return FuncType::execute(l(t));
Io&F0~Z;;( }
j7 D\O zW^@\kB0D template < typename T1, typename T2 >
NUH# typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/P0%4aWu= {
H;$O CDRC return FuncType::execute(l(t1, t2));
wy$9QN }
,#r>#fi0 } ;
9YpD\H` .r?-O{2t !}^{W)h[ 同样还可以申明一个binary_op
?J~(qa a; 7m=tu?@ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
puz~Rfn#* class binary_op : public Rettype
JQ8wL _C> {
X}xy
v Left l;
d1#;>MiU Right r;
~8Z0{^ public :
Bn/{J binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
GV([gs igsJa1F template < typename T >
X&6p_Lo typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
i1?H*:] {
iVt6rX return FuncType::execute(l(t), r(t));
x,z +l-y }
NQ!jkojD nrMm](Y45 template < typename T1, typename T2 >
DEL#MD! typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*#,wV
{
Jx@3zl return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
.4~n|d>z }
n||/3-HDj } ;
_}7N,Cx =x~HcsJ8!R +)FB[/pXk 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
W9?Vh{w 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
nj~1y') DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
C_Y^< 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。
^~2GhveBV 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
0t1WvW 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。。。
)sVz;rF< 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
5/Q^p" 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)
<ok/2v 下面是修改过的unary_op
,&!Txyye 0Q=4{*:? template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
A5zT^!`[ class unary_op
'tp1|n/1 {
vO"Sy{)Z> Left l;
Z| Z447_ !t6:uC7H public :
ayuj)]b A_}F unary_op( const Left & l) : l(l) {}
s3W )hU) x(7K=K'] template < typename T >
m6)8L?B struct result_1
9Bl_t}0 {
Im1e/F] typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
[MYd15 } ;
<IGQBu#ZH 7%9Sz5z template < typename T1, typename T2 >
{SW}S_ struct result_2
Ym5q#f)| {
{
D1. typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
T2
0dZ8{y } ;
_YY:}'+ *?K3jy{ template < typename T1, typename T2 >
hp!UW typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
` ej {
# &o3[.)9 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Q uy5H }
Kgi%Nd RiF~-;v& template < typename T >
qIa|sV\w0 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
AxUj CerNf {
=u(. Y return OpClass::execute(lt(t));
EaG3:<>J }
,Utp6X 67Z|=B!7 } ;
.
Yg)|/ >z1RCQWju RZ9vQ\X
U) 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
7E4=\vM 好啦,现在才真正完美了。
eZ
y)>.6Z 现在在picker里面就可以这么添加了:
;OQ{ Iw8;",e2 template < typename Right >
tB4- of3+ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
a5:Q%F<! {
]FvN*@lG return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
[nxjPx9- }
SEF/D0 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。
H?8KTl=e JNRG[j r@0HqZx` agN`)
F! >sdj6^[+ 十. bind
{=j!2v#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。
a0Cf.[L 先来分析一下一段例子
Ps(3X@ CE:TQzg *[(O&L&0 int foo( int x, int y) { return x - y;}
fP%hr gL bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
>Qz#;HI bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
sXkWs2! 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。
%p)6m2Sb 我们来写个简单的。
|j$&W;yC 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
IY?[ 0S 对于函数对象类的版本:
gR"'|c bWo-(
qxq template < typename Func >
2c@R!* struct functor_trait
5bR;R{:x {
f@Rn&&- typedef typename Func::result_type result_type;
meT~b } ;
C] qY 对于无参数函数的版本:
2f16 /0J@ 7^#f<m;Ar! template < typename Ret >
eyy{z;D8r struct functor_trait < Ret ( * )() >
u[dR*o0' {
Ey=(B'A~ typedef Ret result_type;
M2_sxibI } ;
jzSh|a9_ 对于单参数函数的版本:
V|ax(tHv _ro^<V$% template < typename Ret, typename V1 >
^[Cpu_]D struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
R_:47.qq {
a33}CVG-e3 typedef Ret result_type;
',?v7& } ;
kXA
o+l 对于双参数函数的版本:
aErms-~ 4<)%Esyb template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
b"t95qlL struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
pI|Lt {
uuHR! typedef Ret result_type;
X90VJb] } ;
)uiYu3 I 等等。。。
Lnbbv
* 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
fDhV
*LqW U0q{8 "Pl template < typename Func >
LCx{7bN1ro struct func_return
O&Q_vY {
N^pTj<M<g template < typename T >
R<@s]xX_ struct result_1
M5s>;q) {
j|TcmZGO typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
N}b/;Y } ;
kB{ o8.KakrPP template < typename T1, typename T2 >
0m$f9b|Q? struct result_2
^AdHP!I {
O%;H#3kn&s typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%eB 0)' } ;
y{+$B
Y$_ } ;
X:bv
?o>Y ~q4KQ&.! %bgjJ` 最后一个单参数binder就很容易写出来了
"i_I<?aGB ~+}w>jIm{| template < typename Func, typename aPicker >
S#6{4x4 class binder_1
Fxdu)F,~u {
z %{Z Func fn;
e`zx#v aPicker pk;
x1</%y5ev public :
56t9h/y 6z=h0,Y} template < typename T >
QE*O~Yj struct result_1
16ahU$@- {
~A2{$C typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
\B) a57 } ;
mIgc)" +>h}Uz template < typename T1, typename T2 >
{I0b%>r= struct result_2
+?Vj}p; {
q&OF?z7H typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
u+%Ca,6 } ;
4$.$j=Ct." GTL gj'B binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
"<uaG?: iq2)oC_ template < typename T >
5S`_q& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jA_wOR7$ {
!D6 return fn(pk(t));
/RU'~( }
qpzzk9ba[ template < typename T1, typename T2 >
s\i:;`l:=5 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
IZ+kw.6e {
&<hDl<E return fn(pk(t1, t2));
n+1!/H=d }
6 /_] |4t } ;
IX@g].)C Otq`4 5 ^f*}]`S 一目了然不是么?
qNb|6/DG 最后实现bind
C_xOk'091 z{XN1'/V ev~/Hf template < typename Func, typename aPicker >
V@krw"vW picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
k |}& {
!_EL{ /ko return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
5@l[!Jl0k }
xS.Rpx/8 ZccQ{$0H 2个以上参数的bind可以同理实现。
qYpuo
D 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
pkTg.70wU :lf;CT6$ 十一. phoenix
V)x(\ls]SX Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
/tIR}qK 2y6@:VxSh for_each(v.begin(), v.end(),
'lmZ{a6 (
1K(a=o[Ce do_
fDe4 [QQ8 [
MtE18m"z cout << _1 << " , "
hv "
'DP ]
Twqkd8[ .while_( -- _1),
K&1o!<| cout << var( " \n " )
/P_1vQq )
O5}/OH|j );
$BIQ#T>qK r(UEPGu|~l 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
g7*"*%v 2 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
4a'O#;ho operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
O<}^`4d 那么我们就照着这个思路来实现吧:
9{OH%bF D@]gc&JN[ #$\cRLPg template < typename Cond, typename Actor >
&!)F0PN:u class do_while
RX]x3- {
@3D8TPH Cond cd;
Y-8qAF?SJ] Actor act;
,.#
SEv5 public :
r 5$( template < typename T >
2m`4B_g A
struct result_1
y&y(<
{
ONx|c'0g typedef int result_type;
{?a9>g-BW } ;
@ mzf(Aq
7Pt*V@DHS do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
WA);Z= $Cu/!GA4.> template < typename T >
^RN1?dXA typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`
eB-C// {
Bx(+uNQ do
kvU0$1 {
)G(6=l* act(t);
WY@x2bBi }
S}"?#=Q.%O while (cd(t));
!g? ~<` return 0 ;
DSwF
} }
S"|sD|xOb } ;
`1%SXP1 7R\!'`]\M 0F'75 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
=N,KVMxw 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
0/.#V*KM 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
CvpqQ7&k7 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
inBd.%Yr 下面就是产生这个functor的类:
YYI YQR*?/?a dRZor gar template < typename Actor >
{d$S~ class do_while_actor
K{VF_S: {
!2x"'o Actor act;
*8p\.za1 public :
7YbI|~ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
V,qZF=} S |Y<ca template < typename Cond >
8Gb=aF1 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
TJY$<: } ;
gb:Cc,F,% xsRMF&8L hvBuQuk) 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Cu({%Gy+ 最后,是那个do_
"sFdrXJ 2h&pm ~4}m'#! class do_while_invoker
)<.S3 {
T
GMHo{] public :
9BANCW" template < typename Actor >
c7\bA7. do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
V`69%35*@ {
]_BG"IR!.. return do_while_actor < Actor > (act);
jn\\,n"6 }
!w
f N~.Y } do_;
62EJ# q[ "4"\tM( 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
%8o(x 0 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Cu;X{F'H 最后来说说怎么处理break和continue
J=K3S9:n]g 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。
|0f\>X I 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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