一. 什么是Lambda
~Dbu;cqR@ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
nmw#4yHYy: 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,
.R^q$U~v3 g?rK&UTU Mj W{JR)I 09 vm5| class filler
)O ,+'w? {
yRWZ/,9x public :
PG{"GiZz= void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
)uO 3v } ;
E?h'OR@_ L 5Z>+NKQ ZMEYF!jN 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:
,8.zbr I:UN2`*# \Icd>>)* :!w;Y;L:+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
wV q4DE u}-)ywX $r1{Nh 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
/6FPiASbS X\|h:ce .-:@+=( _#yd0E 二. 战前分析
Of;$
VK' 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。
a?X#G/) 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
:0% $u>;O: vv1W <X0e< 42Cc`a%U for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Ubv_a /* --------------------------------------------- */
7
V=%&+ vector < int *> vp( 10 );
\tfhF#' transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
^ux"<? /* --------------------------------------------- */
o(YF`;OhvS sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
vPsf{[Kr /* --------------------------------------------- */
-:Jn|= int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
pAH9 /* --------------------------------------------- */
@rlL'|&X* for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
\GCT3$ /* --------------------------------------------- */
i%otvDn1 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
J%P{/ nR
J';XAB } O7xBMqMf wV"C ,*V 看了之后,我们可以思考一些问题:
98%6Z8AS6U 1._1, _2是什么?
*}Gu'EU 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。
&P(vm@* 2._1 = 1是在做什么?
S%7%@Qs"% 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。
IWnyqt(k 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。
k(wJ6pc Dl_SEf6b |dqvv 三. 动工
1A{iUddR 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
QW>(LG G= h<FEe~ [zhcb+^5l E akS(Q? template < typename T >
oT^r class assignment
9F|e. {
"yPKdwP T value;
0zqTX< A public :
,CjJO - assignment( const T & v) : value(v) {}
MKr:a]-'f~ template < typename T2 >
!Nno@SP@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
uH8`ipX } ;
EhHW` !'
jXN82 AK5$>Pkvk 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
mNAp FwZ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
>Av%[G5=h# J9`[Qy\ Q)ZkUmW 0:k ~lz class holder
Vr<ypyC {
21G:!t4/?n public :
nuX W/7M template < typename T >
n`g:dz assignment < T > operator = ( const T & t) const
RYKV?f#[H {
eO=!( return assignment < T > (t);
P%xz"l i }
7x:j4 } ;
91bJ7% 5A*'@Fr'G pI{s
)|" 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:
e,Fe,5E&g 9{5 c}bX static holder _1;
8v']>5S]# Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
IXmO1*o@ xn)r6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
$;t#pN/` 而不用手动写一个函数对象。
|A@Gch fd T+|V;nP. n)rF!a hX@.k|Yd 四. 问题分析
ICgyCsZ, 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
u3H2\< 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
R!.HS0i. 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
[{B1~D- 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
D;Jb'Be 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Zm@
O[:~ u!DSyHR
' 五. 问题1:一致性
X*'-^WM6 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
!S',V&Yb 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
#UH7z 4u `N"fsE ma struct holder
<XxFR {
;{inhiySN //
<~Tlx: template < typename T >
i>[1^~; T & operator ()( const T & r) const
jsvD[ \P {
VNbq]L(g return (T & )r;
Lay+)S.ta[ }
B1A5b=6G< } ;
2JYt.HN YA>du=6y\ 这样的话assignment也必须相应改动:
`$\Y,9E}x p=(;WnsK template < typename Left, typename Right >
:[N[D#/z class assignment
[y T4n.f {
bMD'teJ Left l;
^9UF
Pij" Right r;
HYPFe|t/ public :
+B@NSEy/+ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
S!n
9A template < typename T2 >
VBssn]w T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
3EcmNwr } ;
Cs
%-f" BKm$H!u 同时,holder的operator=也需要改动:
EhybaRy;C ?fEX&t,' template < typename T >
gH0B[w ] assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
?Ib/}JST {
aM9St!i return assignment < holder, T > ( * this , t);
[,a O*7N
}
0n,5"B WU1o4&OF 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。
m=S[Y^tR 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
l1N{ujM t{>66jm\R return l(rhs) = r;
y+?tUSPP 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。
=3oz74O[ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
vmOXB#7W 9,'5~+7 template < typename Tp >
8'B\%.+"8e class constant_t
\sC0om, {
(`18W1f5W const Tp t;
c`X'Q)c&K public :
$YSD%/c constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
x[}e1sXXs template < typename T >
C)z[Blt const Tp & operator ()( const T & r) const
&u"*vG (U[ {
vO{ijHKE return t;
?/)5U}*M0T }
=O)JPo&iwY } ;
ok\+$+$ju GKY:"q&h 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
nHKEtKDd 下面就可以修改holder的operator=了
0m`7|80#P 9rao&\eH template < typename T >
_|TE )h assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
n/?5[O-D] {
5.[{PJ]bq return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
9$Mi/eLG2N }
dY\"'LtF e|Sg?ocR 同时也要修改assignment的operator()
`z` `d*_ B0z.s+. template < typename T2 >
.3|9 ~] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
kFM'?L& 现在代码看起来就很一致了。
{|xwvTlJ qW7"qw= 六. 问题2:链式操作
NTL#! 现在让我们来看看如何处理链式操作。
m4Wn$Z 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
E}@8sY L 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
4!k={Pd 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
a
LmVOL{ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
v[a#>!;s +zs6$OI]V template < typename T >
U-FA^c; struct result_1
0!vC0T[ {
GoEIY typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
_f3A6ER` } ;
RaU.yCYyu 4(aesZ8h 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:
~2H7_+.# Jl]]nOBQ/ template < typename T >
km c9P& struct ref
u=E?N:I~F {
'-i
tn typedef T & reference;
=|U2 }U; } ;
4G>|It template < typename T >
=(n'#mV struct ref < T &>
3K?0PRg {
mzT} C&hfP typedef T & reference;
)b%c]! } ;
MW`a>'0t? 7 $9fGo 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
"}OFwes q5vs;,_
| template < typename T >
/2@%:b) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
0X0D8H(7Q {
;n;^f&;sJ return l(t) = r(t);
s3+O=5 }
gw*d"~A 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。
Xl/G|jB9 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
/hX"O?^ @&Nvb.5nT 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
KV5lpN PC _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
4*+EUJ| _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
7@lXN8_f +5 调用divide的对象返回一个add对象。
j&Hn`G 最后的布局是:
*(vq-IE\$ Add
-YuvEm#f / \
h+74W0
$ Divide 5
<y.D0^68 / \
sN
C?o[9l! _1 3
]~qN<x 似乎一切都解决了?不。
'!.;(Jo 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。
oX}n"5o: 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。
2YN`:" 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:
c"YK+2 n21$57`4 template < typename Right >
7k\7G= assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
t~M<j|]k Right & rt) const
x>J3tp$2 {
Hxl,U>za# return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
*(`.h\+ }
p&4n3%(R@ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
xI<dBg|]+ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
f
oVD+\~Y 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
m4DH90~a8 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
5HbTgNI 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
.]e6TFsrO 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
btF%}<o) 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
_Y|kX2l
S@ cik@QN<[0 template < class Action >
V[I<9xaE class picker : public Action
-$)Et | {
A C^[3 public :
pHvE`s"Ea picker( const Action & act) : Action(act) {}
vQ/\BN // all the operator overloaded
h(8;7}K } ;
o3yqG#dA cx,A.Lc 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。
+lT]s#Fif 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:
wY.g-3 i/J NG template < typename Right >
:(b3)K picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
~yi&wbTjM {
YgiGI
<U return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
BZ<z@DJp }
jp^WsHI3 L%d?eHF Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
tlERis 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。
48g^~{T4O tKeO+6 l template < typename T > struct picker_maker
]2%P``Yj {
zzQH@D1 typedef picker < constant_t < T > > result;
Hm*vKFhz } ;
4) iEj template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
0:Y`#0qK {
W-PZE|< typedef picker < T > result;
mY8=qkZE } ;
[T}]Ma*CS =+h!JgY/L 下面总的结构就有了:
rgzI 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。
dO4#BDn"= 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。
]0i2]=J&, picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
pmyM&'#Id 至此链式操作完美实现。
Au._n,< +@uC:3jM ^Ai_/! " 七. 问题3
.r| vz6tU? 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。
&E &iaw! \ui^
d template < typename T1, typename T2 >
4D8y b|o ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*6D%mrK {
!;aC9VhSU return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
]2Fo.n }
FFeRE{,
|J Q:.h 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:
;v+uv f `O=;E`ep template < typename T1, typename T2 >
z#J/*712 struct result_2
z{3%Hq {
TJ[jZuT: typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
0*;9CH=BE } ;
:5K~/=6x f76| 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?
6>BDA? 这个差事就留给了holder自己。
kw^Dp[8X @!a]qAt T7,Gf({ template < int Order >
v~2XGm class holder;
5652'p template <>
O?,i? class holder < 1 >
) .-(-6=R {
?3TK7]1V: public :
ROt0<^< template < typename T >
K@sP~(' struct result_1
Pv-V7`{ {
ua|Z`qUyq typedef T & result;
'Tf#S@o } ;
Go+xL/f template < typename T1, typename T2 >
Y5i`pY/}#? struct result_2
<,X+`m& {
k *;{n8o?) typedef T1 & result;
Fma`Cm. } ;
8@W/43K8- template < typename T >
h>^jq{yu typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
GE~(N N {
rI^~9Rz return (T & )r;
K]pKe"M }
zUEfa!#? template < typename T1, typename T2 >
enbN0 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
,4>WLJDo {
n#^?X return (T1 & )r1;
3^A/`8R7K }
p[@oF5M } ;
22Y!u00D ^0-e,d
9h template <>
IGK_1@tq class holder < 2 >
V:(w\'wm {
RdvPsv}D public :
[zh4W*K_cq template < typename T >
cJHABdK- struct result_1
=8$0$d {
N+C)/EN$ typedef T & result;
"x.6W! } ;
}[KDE{,V template < typename T1, typename T2 >
A1|7(Sow struct result_2
m[@%{ {
D*XZT{1g typedef T2 & result;
]w_ } ;
u1pc5 Y{ template < typename T >
l6S19Kv typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
BDm88<] {
5!SoN}$ return (T & )r;
PQU3s$ }
;e~{TkD template < typename T1, typename T2 >
jHu,u|e0>S typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Fi?32e4KI5 {
]F"(OWW return (T2 & )r2;
Mz/]D J8 }
C-a*EG } ;
xs2,t*
55>" R{q +7i7`'9pd 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> >。
J$6-c'8 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
JVUZ}#O 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
l50|`
6t z)58\rtz return l(i, j) = r(i, j);
H-/; l54E 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
D4=..; IdV,%d{ return ( int & )i;
,YP1$gj return ( int & )j;
"<PoJPh 最后执行i = j;
H )BOSZD 可见,参数被正确的选择了。
),nCq^Bp iA55yT+ )(:+q(m 4|zdXS L;1$xI8tx 八. 中期总结
#D|!
.I) 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:
toS(UM n 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Q(~3pt 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
5+e> +$2 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
ZdE>C <ICZ"F`S LJRg>8 g,t3OnxS? 1s{ISWm Hv8SYQ| 九. 简化
55 S\&Ad$ 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。
T-L|Q,-{- 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
u-AWJc+F . 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:
V,>+G6e 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
*'UhlFed +-*/&|^等
0K=Qf69Y 2. 返回引用。
CCbkxHMf|! =,各种复合赋值等
.dD9&n;#^ 3. 返回固定类型。
B<|:K\MA 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
1*C:hg@ 4. 原样返回。
8q]J;T operator,
Wmz q 5. 返回解引用的类型。
!1ML%}vvB, operator*(单目)
L*zbike 6. 返回地址。
(NGu9uJs operator&(单目)
e$CePLEj 7. 下表访问返回类型。
%v5)s(Yu operator[]
lhLnyg Uk 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
<U@P=G<t operator<<和operator>>
$7Jfb<y nkCecwzr- 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。
6-mmi7IfO 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
DRH'A!r! =?=)s template < typename Left >
^y:FjQC: struct value_return
T?W[Z_D {
nqZA|-} template < typename T >
W3 ^z Ij struct result_1
p]wP36<S! {
1*Sr5N[= typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
uWUR3n } ;
oS~}TR:} Vo #:CB=8 template < typename T1, typename T2 >
;knd7SC struct result_2
{*N^C@ {
~_'0]P\ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
_e6a8 } ;
XR|"dbZW.0 } ;
N*~_\x fs&,w -g:lOht 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
yc*<:(p U);OR 下面我们来剥离functor中的operator()
N6h1|_o 首先operator里面的代码全是下面的形式:
bFSlf5*H {] O`gG return l(t) op r(t)
`8,w[o oC2 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
+L0J_.5%^ return op l(t)
sYI~dU2H return op l(t1, t2)
.AXdo'&2i return l(t) op
$'^&\U~? return l(t1, t2) op
2
#KoN8% return l(t)[r(t)]
&} ,*\Oj return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
?L=A2C\_- aM), M]m[ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
VMx%1^/( 单目: return f(l(t), r(t));
;
yyO0Ha return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
tev QW 双目: return f(l(t));
<{giHT return f(l(t1, t2));
Rvvh{U;t 下面就是f的实现,以operator/为例
s|Zx(.EP 8zZSp struct meta_divide
9mQ#L<Ps {
job[bhK'Jt template < typename T1, typename T2 >
sAVefL? static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
@&5 A&( {
}w@gj"\H return t1 / t2;
MD<-w|#8IV }
1i
u =Y } ;
+3Y!xD?= h'l^g%; 这个工作可以让宏来做:
84'?um O-j$vzHpdY #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
0qv$:w)g+v template < typename T1, typename T2 > \
pW{8R^vKm static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
/&h+t^l_Qj 以后可以直接用
"x&3Z@q7 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
?vu_k 'io 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
O6iCZ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
7UKYmJk. =MC~GXJSNw _UkmYZ/ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
t8&q9$ G
AQ
'Ti1! template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
H?uukmZl class unary_op : public Rettype
Pd~MiyO;K {
bD<qNqX$ Left l;
3sFeP& public :
Uki9/QiX> unary_op( const Left & l) : l(l) {}
:Q_x/+- /s
c.C template < typename T >
;LRW
8Wd typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
M$A#I51 {
&aPl`"j return FuncType::execute(l(t));
.
uR M{Bs }
m=TJDr- g_w&"=.jBq template < typename T1, typename T2 >
aI(>]sWJ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,+._;[k {
5j eO"jB return FuncType::execute(l(t1, t2));
]` ]g@v }
=Ikg.jYq&F } ;
t)N;'v & j$x)pB3] S &JJIFftO 同样还可以申明一个binary_op
vG
Vd "+|L_iuNQ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
3]U]?h class binary_op : public Rettype
(ZP87Gz {
Y)XvlfJ,h? Left l;
>t3'_cBC! Right r;
g:<? public :
alm-
r-Kb3 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8$vK5Dnn8 `qiQ$kz template < typename T >
gUVn;_ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+l?; ) {
9`"DFFSMS return FuncType::execute(l(t), r(t));
f:xWu- }
dvjTyX *8)2iv4[ template < typename T1, typename T2 >
W
f@t4(i typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Pxhz@":[ {
l#bAl/c` return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
wAYB RY[ }
`cr(wdvI } ;
/\=MBUN |}[nH> :\yc*OtX 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
+.Bmkim 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
&uM^0eM DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
GXX+}=b7qO 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。
SwH2$:f 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
$h28(K% 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
Ip?]K*sq 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
op7FZHs 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
UG2w 1xqHw 下面是修改过的unary_op
sR=/%pVN
k0H#:c} template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
z.)p
P'CJo class unary_op
P<;7j? {
?KWj}|% Left l;
*'R#4@wmP 8#LJ* o public :
SH8/0g? ^Jx$t/t unary_op( const Left & l) : l(l) {}
XnUO*v^] `v nJ4* template < typename T >
wW`}VKu struct result_1
A6UO0lyu {
HIf{Z* mb typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
#^rU x. } ;
2KI!af[I ]hTb@. template < typename T1, typename T2 >
l@~LV}BI struct result_2
3HiFISA* {
.mxTfP=9 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
xiM&$<LpR } ;
G&9#*<F$c Mkv|TyC template < typename T1, typename T2 >
M{N(~ql typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6Nh0 {
d^V$Z6*
] return OpClass::execute(lt(t1, t2));
BC/_:n8O }
3Wx,oq;4- tRfm+hqRZ template < typename T >
.FP$ IWt/1 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5/I_w0 {
WDx
Mo`zT return OpClass::execute(lt(t));
?Zcj}e.r }
\pY^^ l* #DI$Oc } ;
;IZ?19Q g]$
4~"|. <{ru|-9 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
K5"sj|d& 好啦,现在才真正完美了。
3|kgTB- 现在在picker里面就可以这么添加了:
'Bq ZOZw p1O6+hRio template < typename Right >
V@ :20m picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
-{g~TUz {
<GIwRVCU return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
raB+,Oi$G }
0[a}n6XTk 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。
P-Su5F 2x}6\t $3P`DJo ,Og4
?fS }e{qW 十. bind
K|^wc$ 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。
xtfRrX^ 先来分析一下一段例子
bEH
de*q( 8^yJqAXK Un@\kAY int foo( int x, int y) { return x - y;}
pSAR/':eg bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
HW_& !ye bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
R>)MiHcCg 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。
VOgi7\ 我们来写个简单的。
H{`{)mS 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_6`tq m% 对于函数对象类的版本:
Nhf~PO({& wNQqfqZ template < typename Func >
G=d(*+&
B struct functor_trait
5nLDj:C~ {
,=%nw]: typedef typename Func::result_type result_type;
}Uw#f@Wh } ;
=dH$2W)G 对于无参数函数的版本:
HFtf QT!5l` template < typename Ret >
|X (2Zv^O struct functor_trait < Ret ( * )() >
tIZ~^*' {
:@. ; typedef Ret result_type;
WS0JS' } ;
TT}]wZ 对于单参数函数的版本:
p2pAvlNoF e>H:/24 template < typename Ret, typename V1 >
QGPw2Q struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
;4~U,+Av {
|:q/Dt@ typedef Ret result_type;
r6.N4eW.L } ;
4\2V9F{s 对于双参数函数的版本:
|!*Xl)
] ^PqF<d6 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
%5B%KCCN struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
j4.&l3 {
wD9a#AgEd typedef Ret result_type;
KS<Jv; } ;
xAdq+$>< 等等。。。
4E3g,%9u 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
ecHP
&Z$ Wk7WK` >i template < typename Func >
#G;X' BN struct func_return
q~Jq/E"f {
SS3-+<z template < typename T >
fC<m^%*zgA struct result_1
T[uDZYx {
O.+9,4A( typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
$RO$}! } ;
trYTs,KV z'MS#6|} template < typename T1, typename T2 >
?b:_AO& struct result_2
#@//7Bf% {
NoDZ5Z typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
B;t=B_oK } ;
l(kr'x } ;
u<Xog$esu 8tc*.H{^+ _m'ysCjA 最后一个单参数binder就很容易写出来了
:L$4*8@`+ $k0H9_ template < typename Func, typename aPicker >
<Oz66bTze class binder_1
RUXCq`)"< {
3Sh+u>w Func fn;
h4`9Cfrq , aPicker pk;
\"^%90F public :
8l) {NQoS" template < typename T >
vXcy# struct result_1
fE25(wCz7 {
?[= U%sPu= typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+Ui_ O } ;
%+tV/7|F JF9Hfs/jS template < typename T1, typename T2 >
X r_pgW| struct result_2
&8?`< {
Q,e*#oK3$ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
@$U e$ } ;
b X,Siz:F kC$I2[ t! binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
J!p<oW)a! x ^vt; $ template < typename T >
'2v f|CX typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6
=>G# {
+/cgw, return fn(pk(t));
@ss):FwA }
uqZ3Hyb template < typename T1, typename T2 >
Lb~\Yn'z typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
o)I/P< {
\E
hr@g return fn(pk(t1, t2));
h~UJCnzS }
nVOqn\m- } ;
J/kH%_ >Ir 0XIxwc0Iw {ymb\$f 一目了然不是么?
8/q*o>[? 最后实现bind
RVF F6N^ n;OHH{E{ W_JhNe template < typename Func, typename aPicker >
'NjSu64W picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
'Y)/~\FI {
AbY;H return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
2OC dG }
</ZHa:=7 l1RlYl5 2个以上参数的bind可以同理实现。
eH[y[~r 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。
JtmQzr0> SLh~_ 5 十一. phoenix
3"tg+DncC Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
=|JKu' `7_n}8NVC for_each(v.begin(), v.end(),
3@HIpQM3 (
t>oM%/H do_
H A\A$> [
*1v_6<;2i< cout << _1 << " , "
V"g~q?@F ]
Y[,U_GX/R .while_( -- _1),
}wL3mVz cout << var( " \n " )
Te}IMi: )
V*uEJ6T );
b,vL8* $68 XZCx 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
-faw: 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
~ i'C/[P operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
.-%oDuB5zF 那么我们就照着这个思路来实现吧:
]>*I) H)
T~|PU{ 2dyxKK!\a template < typename Cond, typename Actor >
_<Vg[-:1 class do_while
b)y<.pS\ {
{4)5]62>u Cond cd;
oHRbAE^ Actor act;
qKx59 public :
Oo$%Yh51~ template < typename T >
eo]a'J9( struct result_1
x"!#_0TT} {
4SBLu%=s% typedef int result_type;
:n`0)g[( } ;
2}@*Ki7 KK .cDAR do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
s9kTuhoK wEv*1y4 template < typename T >
rl41#6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a6 * Y%? {
A7e_w
7?a do
Qvs(Rt3?y {
WT1q15U(= act(t);
*IVD/9/ }
s'2y%E# while (cd(t));
&U854 return 0 ;
ur`}v|ZY }
ZS|Z98 } ;
/$<JCNGv +Hi{/{k0N +*Q9.LjV 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
[)bz6\d[ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
oRV]p 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
?n73J wH 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
a6OrE*x:D 下面就是产生这个functor的类:
7dsnv)(v ws na5D6i
8L@UB6b\ template < typename Actor >
jCam,$oE class do_while_actor
_{3k+DQ {
=+k&&vOAn Actor act;
[v~Uy$d\ public :
dcM+ylB do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
VQ/ <09e *%z<P~} template < typename Cond >
JJ*0M(GG picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
XC57];- } ;
U8Cw7u2 pC55Ec< lxr@[VQ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
U_.n=d ~B 最后,是那个do_
k_-vT 'aLPTVM^ e=YO.HT class do_while_invoker
o&*1U"6D {
zd.1 public :
mJ7`. template < typename Actor >
/0X0#+kn do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
s}z(|IrH {
B6^w{eXN return do_while_actor < Actor > (act);
%kaTQ"PB }
aEV|>K=6Y' } do_;
n">?LN-DC bEEJV F0 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
g%Th_= qy 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
(mu{~@Hw 最后来说说怎么处理break和continue
2M!+gk=+ 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。
I67k M{V 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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