一. 什么是Lambda
KS8@A/f 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
(xW+* % 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,
_p8u
&TZ 0s-K oz nnn\ Z$J-4KN
class filler
;)h?P.] {
6qDt6uB public :
%!t9)pNc void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
r5xm7- `c } ;
X`_tm3HC 9@CRL= 8|@) #: 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:
jv.tg,c _6 vk
E]$4P[$ i&H^xgm j-BNHX for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
jfK&CA ifS#9N|8 %JDQ[%3qY 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
L|WrdT D; GcN}I=4| Lx>[`QT +-qk\sQ 二. 战前分析
oo;<I_#07 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。
,oH\rrglf 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
$B?8\>_? Ee MKo B](R(x>L for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
33<{1Y[Q6E /* --------------------------------------------- */
0p.MH~mx vector < int *> vp( 10 );
zwC ,,U transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
5{(4% /* --------------------------------------------- */
.+S%hT,v6i sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
sxr,]@ /* --------------------------------------------- */
K3\a~_0 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
+%TgX&a /* --------------------------------------------- */
_'w:Sx?d7 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
,EHLW4v /* --------------------------------------------- */
0?ab'vYcp for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
P<X? Khd A;bF *g*"bi* wtSU43D 看了之后,我们可以思考一些问题:
(<_kq;XtN0 1._1, _2是什么?
^f>c_[fR 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
,gk'8] 2._1 = 1是在做什么?
A5F(- 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
.WKJ37od Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
|_ED*ATR=
;@k=9o]A 1c QF(j_ 三. 动工
s:lH4B 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
y@v)kN)Y9\ <_8bAO8\ )SP"V~^Wn g%=K
rO template < typename T >
fsPsP`| class assignment
qN1fWU#$ {
rD21:1s T value;
&I=o1F2B) public :
i/*)1;xsk assignment( const T & v) : value(v) {}
Vaf, template < typename T2 >
syLdm3d| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
<gi~:%T } ;
3.Mpd s@$0!8sxm LhKbZoPp 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
hzk!H]>E 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
00D.Jn ;bG?R0a C.ynOo,W Cxq|N]E
class holder
h1(i/{}: {
ZDaHR-%Y public :
nygGI_[l template < typename T >
HD#>K 7 assignment < T > operator = ( const T & t) const
4jDi3MMU9 {
l"[.Q>d return assignment < T > (t);
h-Y>>l>PW0 }
_)<5c! } ;
|LJv* n;.
M5}O c.1gQy$}| 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:
JE{cZ<NNH *YH!L{y static holder _1;
):4)8@]5M Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
cQLPgE0 ~pp<
T for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
q&[G^9 而不用手动写一个函数对象。
UVLS?1ra =Bc{0p* =e
1Q>~ N/WtQSl 四. 问题分析
7;@YR 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。
Q)4[zStR# 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。
GQ?FUFuIoW 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
!wE% <Fh 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
>pZ_ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
"LDNkw' Mu:zWLM*M 五. 问题1:一致性
a!6r&<s=E 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?|
SJ22 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
cM9>V2:P %4rlB$x struct holder
xe6V7Wi/Tt {
x])j]k //
uL7}JQ, template < typename T >
Yur}<>`( T & operator ()( const T & r) const
D@sMCR {
2\.23 return (T & )r;
$#/8l58 }
C$q-WoTM( } ;
a}` M[%d7 4e\w C 这样的话assignment也必须相应改动:
nTsV>lQY, RB*z."
template < typename Left, typename Right >
R~A))4<%% class assignment
2=fLb7 {
7}\AhQ, S Left l;
GCQOjqiR Right r;
cEp/qzAiD% public :
RF6]_-
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
S.iUiS" template < typename T2 >
SZ4y\I T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
<l,e6K } ;
tjV63`LD X`v6gv5qj 同时,holder的operator=也需要改动:
@>'Wiq! @o@SU"[?_ template < typename T >
G M;uwL# assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
d72( g$F {
R.*
k7-(; return assignment < holder, T > ( * this , t);
g&B7Y|Es }
vm*9xs }Dcpe M? 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
OmK0-fa/ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
>~_>.R+{ /;Cx|\ return l(rhs) = r;
V^D1:9i 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
xPT$d,~" 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
n|=yw6aV' p8F$vx4, template < typename Tp >
V#1v5mWVx class constant_t
s#0m {
T|oDJ]\J const Tp t;
/Yww G;1 public :
Z^mIGy} constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
)i39'0a template < typename T >
R. ryy const Tp & operator ()( const T & r) const
Lrx"Hn{ {
|M<R{Tt}nf return t;
7~MWp4. }
zhRF>Y` } ;
|`wJ
{- },5LrX`L 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
R 'mlKe x 下面就可以修改holder的operator=了
RvVF^~u @*T8> template < typename T >
bX`]<$dr3 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
S=w ~bz,/ {
m`XaY J return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
\q-["W34 }
M tDJ1I% :^QV,d<C 同时也要修改assignment的operator()
rA_r$X zS?}3#g0u template < typename T2 >
;rCCkA6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
V^9%+L+E5 现在代码看起来就很一致了。
JKXIxw>q _#P5j# 六. 问题2:链式操作
aC'#H8e|j 现在让我们来看看如何处理链式操作。
W89J]#v)k 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
.d)H2X 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
|@>Zc5MY$ 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。
r_a1oO: 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
:e_yOT}} T5-'|+ template < typename T >
|>I4(''} struct result_1
OJcI0(G {
g;3<oI/P typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
P/9|mYmsq } ;
!G~\9 {\!@k\__ 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:
\w{fq+G =)6|lz^ template < typename T >
BxxqzN+ struct ref
t9
id^ {
W9SEYkg typedef T & reference;
f V/ } ;
LTD; template < typename T >
?=Z0N&}[ struct ref < T &>
H&ZsMML/% {
N;,N6&veK/ typedef T & reference;
9VTE?, } ;
==7=1QfP ;}4e+`fF| 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
1\,wV, I1Gk^wO template < typename T >
;{>-K8=>$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
fAR0GOI {
TlBu3z'P return l(t) = r(t);
e-{4qt }
BA0.B0+" 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。
T^ah'WmNw 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
p@xK`=Urb ;V~~lcD&Y` 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
1Yv#4t _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
[SLBA_d _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
&_c5C +5 调用divide的对象返回一个add对象。
RE:$c!E! 最后的布局是:
Riz!HtyR Add
9o5_QnGE / \
le`_ Divide 5
gI~jf- w / \
1(U\vMb _1 3
X=OJgyO/ 似乎一切都解决了?不。
aib)ItNb 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
)/<\|mR 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
B,dKpz;kFg OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
ODqWXw# u%Yr&u template < typename Right >
]O;Rzq{D( assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
W%7m3/d Right & rt) const
uO`YA] {
80ms7 B return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
M}6? |ir }
B\!.o=<h 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
=i)k@w_(x XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
|2~fOyA+ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
>;@hA*< 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
!=c&U.B 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
{utIaMb]&v 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
BK:S: 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
m)9qO7P 68LB745 template < class Action >
bMw)>4 class picker : public Action
mM7S9^<UH {
A,qWg0A]nt public :
! Q5ip'L picker( const Action & act) : Action(act) {}
`#~HCl // all the operator overloaded
0SziTM } ;
d<v>C-nk% ]jS+ItL@ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
:3Z"Qk$uR 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:
/\9X0a2h|E ~m56t5+uw template < typename Right >
aTy&" picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
P}QuGy[ {
VFMg$qv|_ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;0 VE* }
7L:$Amb_F NN W* Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
&H{KXX"X 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。
Q4MTedj1H }A"%YDrNbG template < typename T > struct picker_maker
DjjG?(1 {
s],+]<qX typedef picker < constant_t < T > > result;
v(t?d } ;
hQfxz,X template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
b|*A%?m {
s^$zOp9 typedef picker < T > result;
Ot]PH[+ } ;
d(L u|/~ { LJRdV 下面总的结构就有了:
_6
~/`_(KP functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
vxo iPqo picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
J,E'F!{ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
h^5'i}@u 至此链式操作完美实现。
xla9:*pPn M+ gYKPP |vnfY;
;z1 七. 问题3
<c6C+OWT, 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
jn# GIDC' template < typename T1, typename T2 >
<Ep-aRI ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'7{0k{ {
iCIu]6 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
zrt8ze=Su }
@&]j[if(s C/+8lA6NV 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
#IP<4"Hf W<3nF5! template < typename T1, typename T2 >
3L4lk8Dd struct result_2
fV_(P_C {
, c/\'k\K) typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
vF;%#P } ;
;ePmN|rq; *"Ipu"G5? 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
M>~jLu0@ 这个差事就留给了holder自己。
13Ee"r h"')D R
gEKs"e template < int Order >
c;ELAns> class holder;
>b0e"eGt template <>
/9WR>NUAO class holder < 1 >
*IGgbg[0 {
M#d_kDMw public :
R/iw#.Yy template < typename T >
!\8j[QS! struct result_1
8+uwzBNZ: {
0QDm3V0n typedef T & result;
"@E1^ } ;
Db=
iJ68 template < typename T1, typename T2 >
k"V3FXC) struct result_2
%u43Pj {
>"S'R9t typedef T1 & result;
.c+RFX@0 } ;
LeY\{w template < typename T >
H.Z:at5n typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
56AaviE C {
Y=4 ,d4uu return (T & )r;
;/SM^&Y }
l9q
ygh template < typename T1, typename T2 >
\sF}NBNT@ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
v.,C"^W {
{JzX`Z30l return (T1 & )r1;
.) B _~tct }
yU*j{>%RsK } ;
'j!7
O+7y 6pQ#Zg()vp template <>
^[8e|,U class holder < 2 >
(9$/r/-a {
8sg8gBt public :
.dV o[m; template < typename T >
QKbX^C struct result_1
)D@1V=9, {
>)U 7$<&b typedef T & result;
v/Z}|dT" } ;
NwuME/C7# template < typename T1, typename T2 >
$d!Sl
a struct result_2
7Z"mVh} {
![:S~x1 typedef T2 & result;
+?(2-RBd } ;
n4ce)N@ template < typename T >
<<w $Ur typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
t[F tIj6 {
vBQ5-00YY= return (T & )r;
>3X!c"#l }
+*d,non6v template < typename T1, typename T2 >
p H?VM&x typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
RWXj)H)w {
3b{8c8N^ return (T2 & )r2;
&H,j
.~a&l }
Hv<%_t_/ } ;
l8%x(N4 iH(
K[F / =2)5_/9au 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
OsAXHjX} 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
czb(&>< 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
QO7> XHn Yq#I#
2RD return l(i, j) = r(i, j);
y^hpmTB3" 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
lVXgp'!#j J~DP*}~XK return ( int & )i;
RoLUPy9U return ( int & )j;
]^&DEj{ 最后执行i = j;
<{YP=WYW 可见,参数被正确的选择了。
hn.9j" |RwD]2H ,u{d@U^)3@ bu%@1:l )Bl% {C 八. 中期总结
pt(GpbtWK 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
zV4%F"- 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
[t<^WmgtxL 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
#'^p-Jdm 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
IL}pVa00{n /,/T{V[ A`=ESz 27E6S)zv p2!x8`IB* -deY,% 九. 简化
).N }x^ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
TpZ) wC 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
8:L%- 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
NV*aHci 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
aAwnkQ$
+-*/&|^等
}o=R7n% 2. 返回引用。
Gc4N)oq)}b =,各种复合赋值等
=@binTC4 3. 返回固定类型。
sG0cN;I]t 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
9
o-T#~i 4. 原样返回。
1F/`*z operator,
gUL`)t\} * 5. 返回解引用的类型。
rd0BvQ9TK operator*(单目)
aAu
upPu 6. 返回地址。
p4W->AVv$ operator&(单目)
OWB^24Z&3 7. 下表访问返回类型。
*0l^/jqn: operator[]
. ~G>vVb 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
h}z^NX operator<<和operator>>
zEF3B
?O\n!c 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。
6VQ*z8wLw 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
{NKDmeg:D y= cBpC template < typename Left >
[_L:.,]g8 struct value_return
%I(N {
=^q:h< template < typename T >
O<iE,PN) struct result_1
r&1N8o {
6peO9]Zy typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Nh]eZ3O } ;
a%;$l_wVT: *J8j_-i,R template < typename T1, typename T2 >
2y
~]Uo struct result_2
eAu3,qoM {
rNfua
typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
0}PW?t76 } ;
K^A\S } ;
n9t8RcJS: 4zpprh+`K /r[0Dw 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
'e7<&wm ia 8Th|' 下面我们来剥离functor中的operator()
g?^o++ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
HP. j. 6;I&{9 return l(t) op r(t)
UG&/0{j5XV return l(t1, t2) op r(t1, t2)
G}BO!Z6 return op l(t)
Tp)-L0kD_k return op l(t1, t2)
YmB
z$ return l(t) op
F FR_1Vf return l(t1, t2) op
K$#(\-M
return l(t)[r(t)]
,Ztj return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
["MF-tQ5 22}J.'Zb 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
.9lx@6]+ 单目: return f(l(t), r(t));
]#j]yGV return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Rw^4S@~T 双目: return f(l(t));
'2uQ return f(l(t1, t2));
6}n_r}kNR 下面就是f的实现,以operator/为例
i)+@'!6 D7[ 8*^ struct meta_divide
#XQEfa {
C[& \Xq template < typename T1, typename T2 >
EtcAU}9 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
_;v4]MU {
%$`pD
I ) return t1 / t2;
IZi1N }
35B0L.R } ;
5z5#_*)O EXS
1.3> 这个工作可以让宏来做:
$w)yQ % 'r(}7>~fC #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
-XkCbxZ template < typename T1, typename T2 > \
!RFlv static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
1 c3gHc7{t 以后可以直接用
K> lA6i7? DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
%^2LTK(P 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
^7Z)/c`" (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。。。)
jU@qQ@| $ze%!C -PBm@}* 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
80![aj}z4G -%5*c61 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
(pREo/ T class unary_op : public Rettype
p#qQGJe {
#=OKY@z/ Left l;
:nCGqg public :
xl5mI~n_~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
+]Po!bN@@ ht!o_0{~ template < typename T >
a+uSCs[C typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
",w@_}z: {
['tGc{4 return FuncType::execute(l(t));
7xMvf<1P }
pzg|?U "n}J6 template < typename T1, typename T2 >
)ra_`Qdcf typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
QO[! {
rt_%_f>qd return FuncType::execute(l(t1, t2));
|XtN\9V. }
!X`
5 } ;
SBzJQt@Hs W[AX? 8jMw7ti 同样还可以申明一个binary_op
%qV=PC 4sP0oe[h template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
u+&BR1)C class binary_op : public Rettype
7!]$XGz[ {
0x4Xs Left l;
K``MS Right r;
#OqQD6 public :
E<:XHjm binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
?k TVC }cn46L%/ template < typename T >
`J'xVq#O typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K9njD#/ {
*Cz>r}W return FuncType::execute(l(t), r(t));
/a[i:Oa# }
blpX_N S*Qip,u template < typename T1, typename T2 >
%\6|fKB4< typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
AA6_D?)vv {
Y}&//S A return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
aqQ
YU5l4~ }
6y)TXp } ;
47|Lk]+O n;@PaE^8= W-qec 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
"T=Z/@Vy 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
"_eHK#) DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
E/v.+m 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。
<4ccT l 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
aHNR0L3$}{ 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。。。
]>tYU 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
0M7Or)qN 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)
$5yH(Z[[ 下面是修改过的unary_op
",!#7h (dd+wx't template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
v8Vw.Ce`f class unary_op
N7Kq$G2O {
9]< p Left l;
i,r O3Jn z#ab
V1
Xi public :
P"Lk(gY
EiQX*v unary_op( const Left & l) : l(l) {}
9utiev~3 ![h+R@_( template < typename T >
pM],-7UM struct result_1
'r~,~AI {
IFcxyp typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
8n+&tBq1 } ;
L.ScC ]VtVw^ ir template < typename T1, typename T2 >
mk(O..)2 struct result_2
4y\qJw)~U {
W/!M
eTU&E typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
R4"*<%1 } ;
-^LUa]"E ?oana% template < typename T1, typename T2 >
AFE6@/' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
H=Scrvfx {
}{T9`^V:h return OpClass::execute(lt(t1, t2));
%sxLxx_x! }
7r;7'X5 ZG[P?fM template < typename T >
@ x_. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3#N'nhUzA {
1/X@~ return OpClass::execute(lt(t));
r<VZEbm) }
Oxo?\
:T nGQc;p5; } ;
8,B?!%FP %IrR+f+H eRU0gvgLu" 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
zx` %)r 好啦,现在才真正完美了。
%J(y2 } 现在在picker里面就可以这么添加了:
f++MH]I; p)6!GdT template < typename Right >
R=
,jqW< picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Z6s-n$dSm {
w0qrh\3du return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
`EKmp|B_p_ }
G &,1 NjSi 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
p7et>;WRx =1Nz*
c aF*KY<w s B!#`kh L7i2is 十. bind
;iT@41)7 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
v:\8 先来分析一下一段例子
4/KGrY!ck 4<V%7z_.B 3y^PKIIrt int foo( int x, int y) { return x - y;}
w-iu/|} bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
< z':_, bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
V"Cx5#\7C 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
I(^pIe- 我们来写个简单的。
{1?94rz 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
U*sjv6*T 对于函数对象类的版本:
w`BY>Xft0 K[wny0 ( template < typename Func >
J]&^A$ struct functor_trait
gu?e%]X3 {
y8*MNw typedef typename Func::result_type result_type;
jfmHc(fX4 } ;
C,;T/9 对于无参数函数的版本:
+kA>^ 1oKF-";u( template < typename Ret >
.8o?` struct functor_trait < Ret ( * )() >
h/oRWl0r {
X0:V5
e typedef Ret result_type;
@*?)S{8 } ;
/my5s\;s|z 对于单参数函数的版本:
8;PS>9< w8=&rzr8 template < typename Ret, typename V1 >
Vn&{yCm3 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
cp1-eR_& {
/80H.|8O typedef Ret result_type;
]MD,{T9l\> } ;
zM+4<k_dH] 对于双参数函数的版本:
LZ#=Ks pbCj
^ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
{ 6
#Qm7s- struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
-VZn`6%s {
DWv(|gO typedef Ret result_type;
ak,KHA6u } ;
%x'}aTa 等等。。。
m:}PVJ-" 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
LTZ8Eu cI Sugk~ template < typename Func >
o*MiKgQ& struct func_return
Xr:gm`[ {
6ZO6O=KD template < typename T >
#ovausK[7 struct result_1
n?KhBJx 4 {
q
~%'V typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
4nsc`Hu } ;
]ilQq~X 1.9bU/X template < typename T1, typename T2 >
(@DqKB struct result_2
!S.O~Kq {
,(u-q]8
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
18^#:=Z } ;
l4s*+H$vd? } ;
jKh:}yl4 }_/]f!] xzi_u.iOP 最后一个单参数binder就很容易写出来了
=oE(ur ~<N9ckK template < typename Func, typename aPicker >
,?>{M class binder_1
LC1WVK/ {
zqHG2:MN" Func fn;
OV
G|WC aPicker pk;
^4b;rLfk@ public :
-9]
ucmN zq6)jHfq. template < typename T >
9^L{)t> struct result_1
lRk_<A {
mEm=SpO[$o typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
t[e]AU[} } ;
$u~*V
ZZ>"LH template < typename T1, typename T2 >
{|d28!8w struct result_2
h;+{0a {
iQJa6QF&: typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
# a`D6; } ;
M7[GwA[Z
+ xTU;rJV binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
yk0tA pG6?"*Fz; template < typename T >
A"B#t" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S$O5jX 0 {
L6?~<#-m\M return fn(pk(t));
pCf9"LLer }
"ejsz&n template < typename T1, typename T2 >
)3 I~6ar typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O #<F"e;$ {
A`--*$ 8\ return fn(pk(t1, t2));
+CVB[r#hu }
M}!
qH.W } ;
n^q%_60H qyBC1an5, 'fs
tfk 一目了然不是么?
PNz]L 最后实现bind
bUsX~R- *rgF[
: y6dQ4Whv& template < typename Func, typename aPicker >
iT;Ld $!{f picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
+7Uv|LZ~@ {
0ijYE return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
%a I,K0\ }
i zYC0T9 ken.#>w 2个以上参数的bind可以同理实现。
SiYH@Wma 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
P L7(0b% :GN++\1pw 十一. phoenix
!}5f{,.RO Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
74
WKy }rvX} for_each(v.begin(), v.end(),
=9Vo [ (
hx*4xF do_
04WxV(fo' [
=r)LG,w212 cout << _1 << " , "
y!dw{Lz ]
48Jt5Jz_ .while_( -- _1),
MgP&9 cout << var( " \n " )
:?}mu1 )
,(RpBTV );
(wFoI}s 27+~!R~Yw 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
F( 4Ue6R 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
`g_r<EY8/ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
m^\&v0 那么我们就照着这个思路来实现吧:
<-mhz`^ NBXhcfF it-]-=mqb template < typename Cond, typename Actor >
F [Lg,} class do_while
1 0zw}1x {
K^6d_b& Cond cd;
(Hmm^MV) Actor act;
[7Q%c!e$ * public :
:L {*B$c template < typename T >
b9ud8wLE[ struct result_1
l1#.rg {
L|Xg4Z typedef int result_type;
_R(9O?;q } ;
,J'_Vi .hM t:BMf* do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
E]v]fy" /N({"G' template < typename T >
ySB0"bl typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c^O&A\+; {
@eZBwFe do
qX`Hi9ja {
}VRl L>HAC act(t);
oB%_yy+ }
&qK:LHhj while (cd(t));
:
h(Z\D_ return 0 ;
j/_&]6! }
W"*2,R[}% } ;
_-sFJi8B QFnpp\K +*w}H
0Z 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
&]Uo>Gb3!q 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。
MD*dq 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。
m ?; ?I]` 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。
sYo&@~T 下面就是产生这个functor的类:
7AS_Aw1L 98)C
7N' xmEom template < typename Actor >
Y+o\?|q-E class do_while_actor
$Mj\ 3 {
UM#.` Actor act;
{NQCe0S+p public :
Mvue>)g~> do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
@e& 0Wk }zS5o
[OE template < typename Cond >
H]
g=(
%ok picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
o$Ylqb# } ;
9pPLOXr , [=BMvP5 n*Dn{ 7v#z 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
'l`prp3 最后,是那个do_
O@
H.k<zn $+f=l~/s
"OA{[)fw" class do_while_invoker
!zm;C@}ln {
4;W{#jk public :
M|j=J{r template < typename Actor >
zH Z;Y^{+ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
n1b:Bv4"]# {
lz::6} return do_while_actor < Actor > (act);
\K~wsu/?` }
MoQ\~/Z| } do_;
<YtjE!2 Cc*R3vHM6 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
\'<P~I&p 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
t$~'$kM)< 最后来说说怎么处理break和continue
/:Gy . 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' p`* 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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