一. 什么是Lambda
rddn"~lm1 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
3h6,x0AG 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,
M7#CMLy 6=x]20 hMgk+4* Fxn=+Xgg class filler
F*Ul#yX {
AjsjYThV public :
CY"i|s void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
JB!*{{ } ;
9l,8:%X_ .~a8\6t `W7;- 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:
(l/i# sosIu .!'rI7Kz'i Kr`.q:0GK for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
3%u: c]-wF VeH%E.: yr)e."#S 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
'=d y
= g^U-^f a, `B.I K3&k+~$ 二. 战前分析
8jiBLZkRf 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。
k8cR`5@PK 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
swMR+F#u* S<5.}c R h}}7_I9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
-:wV3D /* --------------------------------------------- */
Vkqfs4 t vector < int *> vp( 10 );
X.rbJyKe transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
z;>O5a>z /* --------------------------------------------- */
xX~m Fz0C sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
TC
;Aj|)N /* --------------------------------------------- */
"AIS6%, int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
>f;oY9 {m /* --------------------------------------------- */
lxBcO/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
|r4&@) /* --------------------------------------------- */
[mF=<G" for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
{@Z*.G^ $$R-> N8!e(YK_ r)<n)eXeD 看了之后,我们可以思考一些问题:
aZmbt,.V 1._1, _2是什么?
D:(h^R0; 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。
UYpln[S 2._1 = 1是在做什么?
VD{_6 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。
wHQYBYKcd 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。
7K!n'dAi6 HBw0N? }~#qDrK 三. 动工
t'C9; 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
N9z!-y'X
K81&BVx/ + Cq&~<B XLm@, A[ template < typename T >
sZokiFJ class assignment
^AO2%09.S {
DyQvk T value;
1z3I^gI*i public :
l_(4CimOZ assignment( const T & v) : value(v) {}
],wzZhA template < typename T2 >
O^R^Aw T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
8)J,jh9q } ;
XsMETl"Av4 =I+5sCF{g pf0uwXo 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
>
!HC
? 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
m h|HEkM ry4:i4/[ >*}m.'u > 'JWW*Y! class holder
k59.O~0V {
>k
u7{1) public :
IZ]L.0, template < typename T >
ML
X: S? assignment < T > operator = ( const T & t) const
oXqx]@7 {
fXkemB^)_ return assignment < T > (t);
;fv/s]X86I }
4_\]zhS } ;
|>nVp:t^ bvo
}b-]E cp+eh 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:
M]e _@:! l,Ixz1S3e static holder _1;
9K{0x7~ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
23`pog{n et}s yPH for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
w"j [c#vM 而不用手动写一个函数对象。
dJZ
9mP!d ` ln=D$ /A`Lyp# YZp]vlm~ 四. 问题分析
\JZ'^P$Q 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。
$EuI2.o 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
y#e<]5I 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
O[&G6+ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
p2Fi(BW*q 下面我们可以对这几个问题进行分析。
q.RW_t~ C6,W7M[c 五. 问题1:一致性
1Q9eS& 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
79MB_Is]s 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
v>mr F}#=qBa[ struct holder
t`A5wqm {
MbC&u:@ "v //
{7o|*M template < typename T >
{I"d"'h T & operator ()( const T & r) const
c::Vh {
HoKN<w return (T & )r;
+JL"Z4b@R} }
g ??@~\Ov } ;
`)eqTeW aAkO>X%[ 这样的话assignment也必须相应改动:
1He'\/# RIxGwMi% template < typename Left, typename Right >
*AN2&>Y class assignment
jo=,j/,l {
KRP)y{~o Left l;
Hk;) l3oB Right r;
!8>tT public :
[a1}r=6~ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
YPsuG -is template < typename T2 >
'q=Ly?9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
q P>Gre } ;
GvT'v0&+ w.H\j9E
l 同时,holder的operator=也需要改动:
v#`P?B\ s&zg!~@5b template < typename T >
'B4j=K* assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
fj]) {
&+Pcu5 return assignment < holder, T > ( * this , t);
]w|,n2DG }
&`[Dl(W c1p*}T 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
Wtwh.\Jba 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
|7l* l]o&D))R return l(rhs) = r;
}x1p~N+; 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
"5R8Zl+ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
%8yX6`lH P$i?%P~ template < typename Tp >
|^E#cI class constant_t
q#N8IUN}4 {
YWPAc>uw, const Tp t;
(""1[XURQK public :
gyW##M@{ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
t,K_!-HX+ template < typename T >
HLcK d`$/ const Tp & operator ()( const T & r) const
&Q"Ox{~W {
'\X<+Sm' return t;
/Hl]$sJY }
_S;L|1>S } ;
Y8 a![ =<,AzuV 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Pz1[ b$% 下面就可以修改holder的operator=了
0UvN ws (s`yMUC+ template < typename T >
\f_YJit assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
wg[ D*a {
|PED8K:rU return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
RWi~34r }
:jq 3yu{Q z5y, 同时也要修改assignment的operator()
T=w5FT EV 8}C= template < typename T2 >
D-BWgK T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Td5;bg6Qy 现在代码看起来就很一致了。
VL/%D* 0g@
8x_3 六. 问题2:链式操作
c91rc> 现在让我们来看看如何处理链式操作。
4W9#z~' 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
5? `*i" 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
sC Fqz[I 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
8L<GAe 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
zl j%v/9 it~>)_7*P template < typename T >
^L(}c O struct result_1
;$\d^i{N {
/CAi%UH,F typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
S&@uY#_(*T } ;
`UpZk?k MKYXYR 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:
OIa=$l43C ~E=.*: 5( template < typename T >
(!U5B
Hnd struct ref
iQ9jt {
)0P>o]fWI typedef T & reference;
Cu0N/hBT } ;
3!0Eh8ncI template < typename T >
F~dq7AS struct ref < T &>
~)#JwY {
gNO<`9q typedef T & reference;
J:,>/')n } ;
~/6m|k Z4/rqU
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
40}8EP k) Brh<6Btl template < typename T >
b<B|p| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
$*bd})y)I {
99}n%(V return l(t) = r(t);
f_r1(o5:Y }
37 wm[Z 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
Wm
nsD! 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
mB.kV Ve0 xGq,hCQHV 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
H/p<lp _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
QUp()B1 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
xoD5z<< +5 调用divide的对象返回一个add对象。
6<+R55 最后的布局是:
Oc;0*v[I Add
G l=dL<F / \
`7P4O Divide 5
-<jb>8 / \
qh/q< _1 3
x )wIGo 似乎一切都解决了?不。
f$mfY6v 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。
sH(AsKiNKe 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。
>WMH.5p 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:
kE tYuf^ Lnnl++8Y template < typename Right >
5rqjqfFa assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
yG5T;O& Right & rt) const
"PBUyh-Z {
'g8~539{& return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
SnRTC<DDh }
i8w(G<Y= 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
_^'fp 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。
R ;^[4<& 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。
R/M:~h~F! 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。
(u-i{< 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。
SeBbI&Ju 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?
:<w3.(Z 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:
<L@0w8i` v6
DN:!& template < class Action >
`!HGM> class picker : public Action
LMWcF'l {
dZm>LVjG public :
nJny9g picker( const Action & act) : Action(act) {}
HHD4#XcU // all the operator overloaded
'+NmHu:q } ;
v9Oyboh(y 4^VY 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。
;8;nY6Ie 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:
g6$X { *plsZ*Q8 template < typename Right >
*TA${$K picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
!mrB+<: {
~wIVw} return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ehI*cf({ }
Qw.""MLmN8 dRyK'Xr Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
0O?B!Jr]RM 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
X&h4A4#P w*r.QzCu,5 template < typename T > struct picker_maker
X~Uvh8O {
w-R>gdm typedef picker < constant_t < T > > result;
q[Hxy } ;
Nhn5 iN1* template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
'5KgRK" {
Ze'AZF typedef picker < T > result;
u#?K/sU } ;
vV-ATIf
^ B=#rp*vwL 下面总的结构就有了:
3x9O<H} functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
V<
0gD?Kx picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
[a\:K2*' picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Lw?4xerLsb 至此链式操作完美实现。
)H#Hs<)Qy ErJi
' eO4h^ 七. 问题3
&}VGC=F;d 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
~Rk%M$E9 ;14[)t$ template < typename T1, typename T2 >
tt,MO)8VD ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zWgNDYT~ {
|uQJMf[L) return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
qr$=oCqa }
Yva^JB 3'O+ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
cUaLv1:HI R~CQ=KQ. template < typename T1, typename T2 >
|X`xJL struct result_2
1?`,h6d*= {
/}r%DND' typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
"0+_P{w+ } ;
9M:wUYHT HQK%Y2S 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
gAC} 这个差事就留给了holder自己。
!E,$@mvd B cd6~ Wu< template < int Order >
97e fWYj
class holder;
B%Dy;zdWd/ template <>
VjSb>k class holder < 1 >
K0yTHX?(. {
rv1kIc5Za< public :
2J^6(vk template < typename T >
U5z^R>k struct result_1
}XWic88!~ {
/}-]n81m typedef T & result;
{7[^L1 } ;
S3i%7f^C?N template < typename T1, typename T2 >
aAF:nyV~~0 struct result_2
F*o{dLJ) {
MQ5#6vJ typedef T1 & result;
x"K<@mR5G } ;
_\>? .gg$ template < typename T >
uO>$,s typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
C[gCwDwl {
cPi 3UjY~ return (T & )r;
XgP7
! }
.6+j&{WNo! template < typename T1, typename T2 >
`+1+0?9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
1`r
4 {
XL >Vwd return (T1 & )r1;
r5Jy( ~ }
bv5,Yk } ;
;hJTJMA6/6 )}hp[*C template <>
^IOf% class holder < 2 >
E< "aUnI {
k'&BAC.K, public :
rXuhd [!(P template < typename T >
vr/V_ struct result_1
:" g^y6i {
XU5/7
.
typedef T & result;
mS6
#\'Qa } ;
~t n*y4uK template < typename T1, typename T2 >
m,,-rC struct result_2
|3/=dG {
YH&`+ + typedef T2 & result;
f%` =>l } ;
b/5?)!I template < typename T >
SN(:\|f
2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
AcyiP
{
$IA(QC_]AO return (T & )r;
HsGXb\ }
#Z)e]4{!l template < typename T1, typename T2 >
m{x[q typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
RZ:Yu {
Bab`wfUve return (T2 & )r2;
WW\u}z.QJ }
(BEGt'7 } ;
O&V}T#8n O;9u1,%w Dz:A.x@$* 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> >。
21bvSK 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Ii%^z?' 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
B BbGq8p A&jkc ' return l(i, j) = r(i, j);
E'j>[C:U 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Xa=oryDt tq H7M0Ry return ( int & )i;
__teh>MC return ( int & )j;
^Wo/vm*] 最后执行i = j;
[5e}A& 可见,参数被正确的选择了。
sI7d?+ f
<fa+fB >0Y >T6! zUXQl{ I'HPy.PV 八. 中期总结
Zy|B~.@<j 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:
/17Qhex 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
u n\!K 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
+%7v#CY
& 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Q[ kbEhv; NQz*P.q JGOry \ @X+m,u %OB:lAeJ 1PpZ*YK3z 九. 简化
V
zuW]" 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。
Oq@+/UWX 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
f(:+JH<P~ 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:
u,AP$+Qk 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
B(7oHj.i2 +-*/&|^等
"XfCLc1 T 2. 返回引用。
y$|%K3 =,各种复合赋值等
kd)Q$RA( 3. 返回固定类型。
)'+" y~ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
< aJl
i 4. 原样返回。
H )hO/1m operator,
!iA3\Ai" 5. 返回解引用的类型。
v_mk{ operator*(单目)
G
d~
v _ 6. 返回地址。
p.6C.2q~s] operator&(单目)
`|coA2$rw 7. 下表访问返回类型。
WfpQ operator[]
uNCM,J!#~ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
/4/'&tY operator<<和operator>>
6D|[3rXr pMB!I9q 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。
L#O1> 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
3.+TM]RYN .7&V@A7 template < typename Left >
5{Q5?M] struct value_return
F]e`-; {
lC/1,Z/M template < typename T >
|_."U9!Z^ struct result_1
8C]K36q {
)Tjh
typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
@W}cM } ;
-!;2?6R9{ ;\j7jz^uC template < typename T1, typename T2 >
$`j%z@[g struct result_2
,1/O2aQ%\0 {
9$[6\jMh typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Ipro6
I } ;
Ln:6@Ok)5% } ;
$inlI_ fwQVx Je YBh|\ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
)U12Rshl 6_|iXs(& 下面我们来剥离functor中的operator()
z^lcc7 首先operator里面的代码全是下面的形式:
yq. <,b=87 f~Y;ZvB return l(t) op r(t)
4`yE'%6.} return l(t1, t2) op r(t1, t2)
mi[t1cN)= return op l(t)
OT0%p) return op l(t1, t2)
]1hyv m3 return l(t) op
/pY-how%! return l(t1, t2) op
GDF/0-/Z return l(t)[r(t)]
aeZ$Wu>]W return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
pwvzs`[; 1WjNF i 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:
@k=UB&?I 单目: return f(l(t), r(t));
0JFS%Yjw[ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
"s-3226kj 双目: return f(l(t));
y0vJ@ %` return f(l(t1, t2));
H9;0$Y(e- 下面就是f的实现,以operator/为例
0N;~(Vt2 Z(j"\d!y struct meta_divide
Hlhd6be {
}NjZfBQW` template < typename T1, typename T2 >
Ri>4:V3K static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
nTsKJX%\ {
e!W U return t1 / t2;
"C0?s7Y }
wZ4w`|' } ;
WwsH7X) >|X ) 这个工作可以让宏来做:
Q":,oZ2 /< k&[ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
X)e#=w!fi3 template < typename T1, typename T2 > \
d|#&j." static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
|d$4Fu(M~ 以后可以直接用
6ChFsteGFr DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
r7)qr%n 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
s\+|
ql (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
mT:NC'b<9 vtq$@#?~ b xU/7}='T 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
|kY}G3/ clG@]<a`_ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7|5X> yt class unary_op : public Rettype
Ii9[[I {
Ff{,zfN+3 Left l;
BLN|QaZ public :
3daI_Nx> unary_op( const Left & l) : l(l) {}
D@2L<!\ arIEd VfNa template < typename T >
Um}f7^fp^l typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
e Fh7#~m {
6Hbu7r*tm return FuncType::execute(l(t));
g,9&@g/ }
3
,zW6 -} ?g\emhG template < typename T1, typename T2 >
nb<e<>L typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u,V_j|(e {
_tUh*"e& return FuncType::execute(l(t1, t2));
V&*|%,q }
iYZn`OAx } ;
_9g-D9 y\omJx=, e2e!"kEF 同样还可以申明一个binary_op
;FQNO:NP 9X?RJ."J template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
+4$][3. class binary_op : public Rettype
@XJ#oxM^ {
C}#$wge
Left l;
b)@D@K"5 Right r;
ph}%Ay$ public :
Ngj&1Ta&[ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
6P3h955c UX+vU@Co[ template < typename T >
k".kbwcaF typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
TjDtNE {
ua"2nVxK_K return FuncType::execute(l(t), r(t));
;4U"y8PVTh }
Q 0G5<:wc j]FK.G' template < typename T1, typename T2 >
qu1+.z=| typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=z;]FauR! {
RL:B.Lv/W return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
3. @LAF }
$ay!'MK0d } ;
oYdE s&qq &?1O D5 ^2H; 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
dB6['z)2 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
tKS[ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
_RzFh 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
(H5#r2h%Y 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
,{mv6?_ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
m}u)C&2> 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
%ufh 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
IMr#5 下面是修改过的unary_op
XmD(&3;v- ?2l`%l5( template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
+ %v1X&_\ class unary_op
jQxhR {
O/|))H?C Left l;
U(0FL6sPC d#TA20` public :
&8w#
4*W PW|=IPS unary_op( const Left & l) : l(l) {}
k_{?{:X;y JO`r)_ template < typename T >
J$sBfOD struct result_1
~+j2a3rv-{ {
63 'X#S typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
MT"&|Og } ;
)=sbrCl,C/ =6qTz3t template < typename T1, typename T2 >
)
[?xT struct result_2
#D/*<:q5 {
R)BXN~dQ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
e@qH!.g) } ;
-$?t+ "/E ]+46r!r| template < typename T1, typename T2 >
(:qc[,m typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zBlv?JwG {
gs;^SRE I return OpClass::execute(lt(t1, t2));
r8@]|`j }
(ix. l_/(J)|a template < typename T >
CvmIDRP* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
lyX3'0c {
SOq:!Qt return OpClass::execute(lt(t));
b~}$Ch3ymW }
|4g0@}nr+W /W)A[jR } ;
=qc+sMo hO&b\#@~ CxeW5qc 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
`:Gzjngc 好啦,现在才真正完美了。
JC%&d1
现在在picker里面就可以这么添加了:
4MS#`E7LrC s:7/\h template < typename Right >
h Fik>B#! picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
3r,~-6 {
'St6a* return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
)PTvw> }
ZaU8eg7 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。
BaW4 s4u uZtN,Un +:uz=~mo` 'Zp{ i? ~-% 十. bind
n'v\2(&uYN 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。
-z~!%4 a 先来分析一下一段例子
Q8%_q"C ?T2>juf]5~ nV7Vc; int foo( int x, int y) { return x - y;}
o^vX\a?`u bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
sde>LZet/ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
7Vsp<s9bj 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。
A$3Rbn}" 我们来写个简单的。
gr SF}y!3 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
GM0Q@`d 对于函数对象类的版本:
J _;H 29,ET}~ template < typename Func >
IGcq*mR= struct functor_trait
s@ r{TXEn {
#M16qOEw typedef typename Func::result_type result_type;
X8Q'*
} ;
LXK!4(xa W 对于无参数函数的版本:
8 s$6R|ti |g)C `k template < typename Ret >
L)bMO8JH~m struct functor_trait < Ret ( * )() >
##=$$1Ki {
OQ&N]P2p typedef Ret result_type;
B6Kl_~gT } ;
7bzm5w@v 对于单参数函数的版本:
lb.Q^TghU 6sSwSS template < typename Ret, typename V1 >
<'~m1l#2 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
4MzQH-U>/ {
dHUbaf:e)T typedef Ret result_type;
Ctz#9[| } ;
m+hI3@j 对于双参数函数的版本:
k?14'X*7yu Q!;syJBb. template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
1j$\ 48Z struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
O`9c!_lis {
gHLI>ew*QR typedef Ret result_type;
JP5e=Z< } ;
E(P
6s;LZ 等等。。。
FKTF?4+\U 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
;"Kgg:K>W }+9?)f{?@ template < typename Func >
FAEF struct func_return
]8\I{LR {
s2{SbOBis template < typename T >
Ev5~= ] struct result_1
LigB!M {
fz=?QEG typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{siOa%;* } ;
G kjfDY: 172 G template < typename T1, typename T2 >
p H y struct result_2
C7FQc{ {
y4Jc|) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
I_ mus<sE } ;
iPTQqx-m$7 } ;
Hw]E#S tp] 5[U V:kRr cX 最后一个单参数binder就很容易写出来了
.J)TIc__|A T;/GHC`{Y template < typename Func, typename aPicker >
iYStl class binder_1
`F7]M {
=\oH=
f Func fn;
}tW-l*\U aPicker pk;
%+(AKZu: public :
t]LiFpy2IC = {O ~ template < typename T >
:Z// struct result_1
H2s:M {
_J
l(:r\% typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~?F,kmO}? } ;
y&zFS4"x ! I@w3` template < typename T1, typename T2 >
by@KdQow struct result_2
ST*h{:u&A {
);gY8UL^ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
VGV-t } ;
6h;(b2p{ 8)X9abC binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
c* {6T}VZr r(>S template < typename T >
+.V+@! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(F4e}hr& {
xnY?<?J"! return fn(pk(t));
*,\"}x* }
@V%\Gspv template < typename T1, typename T2 >
qT$k%( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:\OSHs<M {
q-JTGCFl return fn(pk(t1, t2));
E=s,- }
o+a= } ;
~rb0G*R> ENTcTrTn f^$,; 一目了然不是么?
c{=Sy;i@ 最后实现bind
}iUK`e Bu{Kjv }>xwiSF? template < typename Func, typename aPicker >
,X?/FAcb picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
rVz.Ws# {
9F/I",EA return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
u\*9\G }
+0pI}a\ BsQ;`2 2个以上参数的bind可以同理实现。
3oCI1>k 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。
o1.~g'!^ ${ {4L?7 十一. phoenix
+U
oNJ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
YXA@
c *)RmX$v3 for_each(v.begin(), v.end(),
Mn0.!J
" (
2)f_L|o,m do_
]cp b;UfM [
Z=JKBoAY cout << _1 << " , "
1sqE/-v1_^ ]
yfG;OnkZ .while_( -- _1),
pR
S! cout << var( " \n " )
o:d7IL )
a"vzC$Hxd );
v)5;~.+% [6!k:-t+ 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:
}t)+eSUA 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
jx}&%p X operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
-b-a21,m> 那么我们就照着这个思路来实现吧:
.zO^"mXjS 7>yd +A3/^C0 template < typename Cond, typename Actor >
$J7V]c*-b class do_while
'UhoKb_p {
8M5)fDu*? Cond cd;
YdhTjvx Actor act;
r[L.TX3Ah= public :
46C%at
M0} template < typename T >
ReaZg ?:h struct result_1
WcN4ff- {
:aNjh typedef int result_type;
-<g9) CV5 } ;
(p{X.X+ 7[m+r:y do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
0+>g/> 7'\.QJ!< template < typename T >
'Ea3(OsuXn typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
YkKu4f {
n8,%<!F^ do
2/?Zp=|j\ {
C[^VM$ act(t);
7<j!qWm0 }
g257jarkMF while (cd(t));
iuV4xyp return 0 ;
:\;9y3 }
\Id8X`,eD } ;
F-;J N zIc6L3w$ DsdM:u*s 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
6r~9$IM 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。
b^W&-Hh 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。
w~]2c{\Qz 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。
P27Ot1px 下面就是产生这个functor的类:
C
@Ts\);^ g0,~|. , cxqr3
o template < typename Actor >
(qAF2& class do_while_actor
$JFjR@j {
FWW4n_74 Actor act;
:w^:Z$-hf public :
:|j[{;asY do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
KMhrw s{&B s\ *p|vc template < typename Cond >
0F$|`v"0 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
| R,dsBd } ;
RZz?_1' Il=6t fG 2)r 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
>{^_]phlb 最后,是那个do_
+R~]5Rxd e@hPb$7 :DH@zR class do_while_invoker
1]}\h]* {
!&U75FpN}: public :
=-dnniKW4 template < typename Actor >
N<JI^%HBgP do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
TXB!Y!RG# {
Z_ElLY return do_while_actor < Actor > (act);
\%r#>8c8 }
+:Zwo+\kSN } do_;
@5Z|e {V[xBL
< 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
|]kiH^Ap 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
W8<QgpV* 最后来说说怎么处理break和continue
|6AR! 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。
ic G 9x 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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