一. 什么是Lambda
OtZc;c 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
v6KRE3:V 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,
@y(<4kLz CC,CKb Ms14]M[\ 4Bk9d\z class filler
C(}N*e1 {
'yNS(Bg= public :
z65Q"A void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
-;j
'=? } ;
69$gPY'3 y8$I= Sq[LwJ 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:
9_xJT^10 J1"16Uu wAF<_NG# tPaNhm[-q7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
B;c2gu
:EV*8{:aLU R_2T" 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Xhp={p; IM=3n%6 m#`1.5% XB;C~: 二. 战前分析
=H;F{J" 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。
!pxOhO.V 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
{3eg4j.Z fzZ`O{$8 D] +]Br8 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
X{ f#kB]w /* --------------------------------------------- */
L&hv:+3N vector < int *> vp( 10 );
AYGe`{ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
A8T8+M: /* --------------------------------------------- */
K(}g!iT)~ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
EGxCNB /* --------------------------------------------- */
bE6bx6=u int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
9y?)Ga /* --------------------------------------------- */
odhcU5 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
wf2v9.;X:< /* --------------------------------------------- */
q#\4/Dt for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
>!WH%J Dy|)u1? X ;Cl8 uYCWsw/ 看了之后,我们可以思考一些问题:
x &*2R#Ai 1._1, _2是什么?
og`K!d~ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
hj,y l& 2._1 = 1是在做什么?
%gEgpJd 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
";;Nc>-Y Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
v@QfxV2 @G^m+- Hv-f :P O 三. 动工
GD0Q`gWNe 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
OE=.@Ry" vbEO pYCS T!Nv Ni>!b6Z`[ template < typename T >
w@x||K= Z class assignment
v,d'SR. {
d-`z1' T value;
::sk) public :
<lTLz$QE
assignment( const T & v) : value(v) {}
#Q@~TW template < typename T2 >
xjh(;S' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
>hO9b;F} } ;
zI"1.^Trn JKA%$l0 97vQM 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
S!h=HE 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
K)W:@,* ZKt`>KZ Yht |^ =a Z $Fm73 class holder
R\-]t{t` {
..Bf-)w public :
Xxr"Gc[ template < typename T >
rIeOli:< assignment < T > operator = ( const T & t) const
LC})aV| {
|p`}vRv
Uh return assignment < T > (t);
nQ#NW8*Fs }
ZoR6f\2M } ;
6e%ZNw{#= =0mn6b9-= ?g4S51zpp 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:
l7#2
e ORm 5xhYOwQBo static holder _1;
R5=M{ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
i2E@5 v=|Y PO*0jO;% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
" TC:O^X 而不用手动写一个函数对象。
oAgU rl;R 5DL(#9F8b9 .* &F ht2J, 1t 四. 问题分析
}aL&3[>> 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。
SW7AG;c= 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。
UBw*}p 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
$l_\9J913 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
_ ( $U\FW 下面我们可以对这几个问题进行分析。
7{p6&xXx NIG*
}[}P 五. 问题1:一致性
L[tq@[(IJ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
2%vG7o,# 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
APyH.] mQ EN5F*s@r struct holder
Y%^qt]u.8 {
qVE<voB8 //
R|[gEavFl template < typename T >
gP`CQ0t T & operator ()( const T & r) const
d "25e"(~F {
PAXm return (T & )r;
:"gu=u! }
?%*p!m } ;
:kvQ3E0 V^< Zs//7 这样的话assignment也必须相应改动:
pYh\l.@qf yM*_"z!L template < typename Left, typename Right >
y>0Gmr class assignment
FiKGB\_] {
|Q$Dj!!1P Left l;
?u>A2Vc! Right r;
%*OQH?pyx} public :
Q-KBQc assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
fvRqt)Ks template < typename T2 >
]v l?J T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
e17]{6y } ;
NmTo/5s ZQAiuea 同时,holder的operator=也需要改动:
v G~JK[ s#FX2r3=Fg template < typename T >
J7wIA3.O assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
o,'Fz?[T% {
MH=Ld=i return assignment < holder, T > ( * this , t);
p. KT=dZT }
T:g%b @ *d:$vaL 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
d(C5i8d 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
e6Kyu* R]0tG
return l(rhs) = r;
(3&P8ZGNR 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
L=&}s[5 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
; jrmr`l= tk+4noA template < typename Tp >
Wa9yyc class constant_t
W!JEl|] {
%v[KLMo'( const Tp t;
D&1(qi=x& public :
]xPy-j6C constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
!ezy
v` template < typename T >
Ks-$([_F const Tp & operator ()( const T & r) const
n$<n
Yr`X {
6foiN W+ return t;
{Gw{W&< }
r-,u)zf" } ;
*9(E0" r |2{(+ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
c"P:p%\m&u 下面就可以修改holder的operator=了
@4$la'XSx LeYI<a@n@$ template < typename T >
gdS@NUM assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
($t;Xab {
XRi37|p return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
eg"A?S }
c|X}[ Q}#xfrprF 同时也要修改assignment的operator()
y<PQ$D) 6ipQx/IQ template < typename T2 >
~-'-<- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
gSkY c{b 现在代码看起来就很一致了。
<GSp%r
_+}f@&" 六. 问题2:链式操作
}j{Z
&(K 现在让我们来看看如何处理链式操作。
"p[3^<~uQ 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。
^(KDtc 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。
t? Q 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。
XoGOY|2`6 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
qUk-BG8^ }O2P>Z?V template < typename T >
luJNdA:t& struct result_1
De<i
8/^= {
GjbOc typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
_po5j;"_O } ;
rLA^ &P: (V0KmNCW` 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:n$9WB) I7W?}bR*6 template < typename T >
*S'?u_Y7 struct ref
h$p}/A {
5>h/LE]" typedef T & reference;
"8E=*2fcw } ;
=.qPjp_Qd template < typename T >
37*2/N2 struct ref < T &>
X39%O' {
S 9;FD 3 typedef T & reference;
Bnw^W_ } ;
<DhuY/o +1c[!;' 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
H=9{|%iS l@`n4U.Gwl template < typename T >
{dlG3P='`f typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
q><wzCnRu~ {
;A0ZcgF return l(t) = r(t);
={50>WXE }
P>R u 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。
;8w
CQ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
N!<X%Ym 6\? 2=dNX 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
f;!L\$yKy _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
HBA|NV3. _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
sn+ kFvk}S +5 调用divide的对象返回一个add对象。
n!U1cB{ 最后的布局是:
6n
H'NNS:J Add
w I[Hoi
V / \
Nhtc^DX Divide 5
WLH ;{ / \
&:~9'-O _1 3
/*Gbl 似乎一切都解决了?不。
.g_^! t 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。
'l3 DP 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。
3dgPP@7d$ 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:
KON^ Rb0{W]opt+ template < typename Right >
1";s#Jq assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
KBA&s Right & rt) const
Z>*a:| {
L%Ms?`i, return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
sTvw@o* }
uEkGo5 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
;aH3{TS 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#Qw 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。
W+Ou%uv}S 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。
:\^jIKvZ 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。
W>u{JgY 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?
sHQO*[[ 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:
9TEAM<b; J\Tu=f) template < class Action >
vnqLcNB H class picker : public Action
3bHB$n {
4}0Ry\
6 public :
%0vWyU:K9 picker( const Action & act) : Action(act) {}
~SI G0U8 // all the operator overloaded
;8b!T
-K } ;
3!8 u +kq+x6& Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
fFXnD 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
9&s>RJ J2k4k template < typename Right >
28j/K=0( picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
vZPBjloT!. {
=+H,} return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Dy{lgT 0k }
:W$-b -4obX Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
2` Ihrz6 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。
k|$?b7)"@ bpa'`sf template < typename T > struct picker_maker
PmtXD6p3( {
Lc(eY{CY typedef picker < constant_t < T > > result;
[{zfI`6 } ;
BY@l:y4 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Yi <1z:\ {
(^58$IW71 typedef picker < T > result;
zX6Q7Bc } ;
x#hSN|'" [J55%N;#1 下面总的结构就有了:
TV/ EC#48 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。
BC#O.93` 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。
(~fv;}}v picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
4ZkaH(a1 至此链式操作完美实现。
Xm<|m# +]Ev DeI3(o7 七. 问题3
u[nLrEnD 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。
YR[I,j 9xeg,#1 template < typename T1, typename T2 >
N(P2Lo{JF ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[MF&x9Ss?% {
>[Tt'.S!? return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
RL*b47, }
:Xu9`5 gP>W* ]0r1 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:
%zO>]f& [rz5tfMp template < typename T1, typename T2 >
H;#C NB<e struct result_2
/h@3R[k {
AB<%GzW0( typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
NHe[,nIV } ;
U#{(*)qr Hxn#vAc 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?
gw$?&[wY 这个差事就留给了holder自己。
arvKJmD R:[#OH.c ]1MZ:]k template < int Order >
0D0uzUD- class holder;
N$u: ! template <>
6#ktw)e class holder < 1 >
MjK<n[. {
Uy?X-"UR public :
55=YM'5] template < typename T >
3E}j*lo struct result_1
1v*N]}`HU {
5uJ!)Q typedef T & result;
#k,.xMJ~ } ;
0n\AUgVPF template < typename T1, typename T2 >
z'\BZ5riX< struct result_2
l
nJ {
Qx&7Ceu" typedef T1 & result;
mZ.gS1Dq } ;
$"va8, template < typename T >
qRq4PQ@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
uUe#+[bD {
Ao@WTs9 return (T & )r;
<4CqG4}Y }
m= %KaRI template < typename T1, typename T2 >
+o35${ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
]`|;ZQiD {
bD?gwhAKA return (T1 & )r1;
{ T<[-"h }
{U4{v=,!I } ;
|hX\ep R7c42L\QA template <>
D`U,T&@ class holder < 2 >
qCq?`0&# {
n*Hx"2XF public :
9%riB/vkrF template < typename T >
S'`RP2P struct result_1
,rOh*ebF {
:d~mlyFI6P typedef T & result;
uc LDl } ;
'C @yJf template < typename T1, typename T2 >
%BQ?DTtb7' struct result_2
W,:j>vg {
09i77 typedef T2 & result;
Vddod } ;
8C*xrg#g: template < typename T >
sXYXBX[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
5C9
.h:c4y {
rS+ >oP} return (T & )r;
olm'_{{
}
'a$/ !~X template < typename T1, typename T2 >
|)mUO:* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
XW+-E^d {
X|L_}Q7 return (T2 & )r2;
Z%
]LZ/O8 }
w^:@g~ } ;
5i'KGL "2 D{X QBA{*@ A- 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
Z{2QDjAI; 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
,+x\NY2d 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
hl2|Ec @KJmNM1]V return l(i, j) = r(i, j);
&a6-+r 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
;CuL1N#I G]dHYxG return ( int & )i;
e~nh95 return ( int & )j;
0*j\i@ 最后执行i = j;
3f:]*U+O 可见,参数被正确的选择了。
'1d0
*5+6k Hi U/fi` %D7 '7E8. cW?6Iao To-$)GQ@W 八. 中期总结
"&\(:#L 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:
BWr!K5w>i 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
ca[*#xiJ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
.5tXwxad" 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
W k "_lJ P<9T.l )=5*iWe }ee3'LUPX j`_Z`eG e.(RhajB 九. 简化
iztgk/(+G 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。
!Wy&+H*0 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
mn(MgJKQ\ 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:
ANR611-a 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
) P|/<>z +-*/&|^等
V1A7hRjxvG 2. 返回引用。
yK mHTjX= =,各种复合赋值等
3Q,p, 3. 返回固定类型。
"*KOU2}C 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
knWI7 4. 原样返回。
i6i;{\tc operator,
F |_mCwA 5. 返回解引用的类型。
RG/P] operator*(单目)
Z7Nhb{ 6. 返回地址。
<!X]$kvG operator&(单目)
V3axwg_ 7. 下表访问返回类型。
@Q:?, operator[]
#Zn+-Ih 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
.SBN^fq operator<<和operator>>
, _ xJ9_ T <RWz 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。
Iapzh y2l 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
>_X(rar0 wHQYBYKcd template < typename Left >
z] |Y struct value_return
qLB(Th\&' {
/#}%c' template < typename T >
7/\SN04l struct result_1
/ $'M {
PG'I7)Bv typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
2 xi@5;! } ;
W#^p%?8pR ?MiMwVR template < typename T1, typename T2 >
u7-0? struct result_2
x
o72JJ {
3>z+3!I z typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
uW,rmd } ;
@!(V0 - } ;
L.a~vk
1 OW8TiM
mK ; d} 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
<q|eG\01S hiaTJE|J? 下面我们来剥离functor中的operator()
;kVo? W] 首先operator里面的代码全是下面的形式:
pf0uwXo >
!HC
? return l(t) op r(t)
m h|HEkM return l(t1, t2) op r(t1, t2)
ry4:i4/[ return op l(t)
>*}m.'u return op l(t1, t2)
dw7h@9\y return l(t) op
{7=k/Y*U return l(t1, t2) op
6<UI%X return l(t)[r(t)]
[wJl]i return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
QSOJHRl=C BFn}~\wzK 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:
fXkemB^)_ 单目: return f(l(t), r(t));
GU)NZ[e return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Q\$cBSJC1 双目: return f(l(t));
"C+Fl
/v return f(l(t1, t2));
,E4qxZC(X 下面就是f的实现,以operator/为例
|>nVp:t^ Zr;(a;QKs struct meta_divide
yn{U/+ {
$7\hszjZ template < typename T1, typename T2 >
zx5t
gZd,N static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
m RtE~~p {
8SMa5a{ return t1 / t2;
oc&yz>%q }
+@#-S } ;
AFNE1q;{\ om,=.,|Ld 这个工作可以让宏来做:
R=HcSRTkA r$Y% 15JV #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Umk ! m] q template < typename T1, typename T2 > \
jyjK~!0 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
h,'m*@Eg 以后可以直接用
}sGH}n<9* DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
i(<do "Am< 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
8f#&CC!L (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。。。)
6z+*H7Qz No)@#^ cU r'mb 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
<1E*wPm8 YCB=RT]&` template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
a7l-kG=R; class unary_op : public Rettype
`LVX|l62 {
D,'@b+B[ Left l;
CEb .?B public :
O7T wM Yh unary_op( const Left & l) : l(l) {}
&k {1N. ehls:)F template < typename T >
)Y,>cg:z~ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^2um.`8 {
`LCxxpHi| return FuncType::execute(l(t));
LgS.%Mn }
^'aMp}3iu q
oVp@=\:" template < typename T1, typename T2 >
1rhQ{6 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;-T%sRI:| {
:. a}pgh return FuncType::execute(l(t1, t2));
1:lhZFZ }
v#`P?B\ } ;
s&zg!~@5b 'B4j=K*
fj]) 同样还可以申明一个binary_op
&+Pcu5 ]w|,n2DG template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
&`[Dl(W class binary_op : public Rettype
c1p*}T {
fmj-&6 Left l;
]i@VIvYq Right r;
rF5O?<( public :
nXqZkZE\ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
hSDuByoi S[cVoV template < typename T >
d.uJ}=| typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O
hcPlr {
geu8$^ return FuncType::execute(l(t), r(t));
z,B'I.)M }
!B{N:?r ro4 XA1 template < typename T1, typename T2 >
KBo/GBD]| typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nr<&j#!L {
hUy\)GsT return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
j5;eSL@/ }
K"r'w8P } ;
}x1*4+Y1 htGk: y2eeE CS] 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
Awad!_VdHS 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
cC6W1K! DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
C.$`HGv 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
C0F#PXUy 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
<<P&
MObqj 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
"b"Q0"w 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
0SBiMTm 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
g^DPbpWxu 下面是修改过的unary_op
T6ajWUw "!6 Ax-' template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
X}v]iX class unary_op
RWi~34r {
skn`Q>a Left l;
3yu{Q z5y, S:GX!6> public :
EV 8}C= D-BWgK unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^w XXx=Xf )Aky:kM$ template < typename T >
fK|F`F2V struct result_1
*gC6yQ2? {
5M2G ;o typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
K?q1I<94 } ;
S5Q$dAL 4=>4fia&D template < typename T1, typename T2 >
Py[Z9KLX struct result_2
Y&k6Xhuao {
\$Nx`daFi typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
=%YU~ } ;
5/v@VUzH .)>DFGb>H template < typename T1, typename T2 >
1e>,QX typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Zv*Z^; X9 {
MKYXYR return OpClass::execute(lt(t1, t2));
~',<7eW }
~E=.*: 5( (!U5B
Hnd template < typename T >
r~uWr'}a} typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+_HPZo {
lk6*?EJ return OpClass::execute(lt(t));
o5\nqw^ }
sSC yjS'T c"3 a,& } ;
fRe$}KX 0k5;Qf6A Kd _tjWS 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
{<a(1#{ 好啦,现在才真正完美了。
!' No5 现在在picker里面就可以这么添加了:
vb-L "S?kC (ROurq" template < typename Right >
|:s4#3 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
A`4j=OF\ {
:mU,g|~55 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
42?X)n> }
Pgs^#(^> 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。
O>zM(I+p wY2#xD WVp7H YB h: )Aa98Eu?2 十. bind
{4g1Wr5= 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。
n_%JXm#\ 先来分析一下一段例子
zF'{{7o +%G*)8N3 %QUV351H int foo( int x, int y) { return x - y;}
HPAd@5d( bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
) w.cCDL c bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
N?H;fK4v 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。
/I3#WUc;![ 我们来写个简单的。
MC!K7ji 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
4Wq{ch 对于函数对象类的版本:
`Njv#K} U !Jw template < typename Func >
Yz0ruhEMk struct functor_trait
!Re/W
ykY {
,>n 4
`A typedef typename Func::result_type result_type;
N0h"EV[ } ;
q#-szZQ 对于无参数函数的版本:
R ;^[4<& R/M:~h~F! template < typename Ret >
ur-&- G^ struct functor_trait < Ret ( * )() >
yf! {
<`sVu typedef Ret result_type;
nJF"[w, ? } ;
wxARD3% 对于单参数函数的版本:
gOZ$rv^g 9)Y]05us template < typename Ret, typename V1 >
}> k9]Y struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
3_2(L"S2 {
|,j6cFNw typedef Ret result_type;
,ijgq EN } ;
W$@q
~/E 对于双参数函数的版本:
*usfJ- _JA.~edqM template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
\Nu(+G?e struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
gM20n^ {
KUVsCmiT typedef Ret result_type;
dWE[*a\g } ;
J4h7]
qt 等等。。。
uAR!JJ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
FfN==2:b HH3WZ^0> template < typename Func >
!}^c.<38Q struct func_return
B&#TbKp {
dRyK'Xr template < typename T >
0O?B!Jr]RM struct result_1
X&h4A4#P {
w*r.QzCu,5 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
b#R3=TQS8 } ;
WS@b3zzN GwV2`2 template < typename T1, typename T2 >
n8Jx;j struct result_2
bp:WN {
5.#r\' Z# typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{Q?AIp6u| } ;
;VM/Cxgep } ;
UXoaUW L {%@zQ|OO0 }-k<>~FA 最后一个单参数binder就很容易写出来了
@0?Mwy! |cJyP9}n template < typename Func, typename aPicker >
8Vv"'CU# class binder_1
4aGV1u+4 {
pzezN Func fn;
~Rk%M$E9 aPicker pk;
;14[)t$ public :
tt,MO)8VD ^<$dTr' template < typename T >
xA#B1qbw struct result_1
4hg]/X"H# {
5[esW typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
KP[ax2!x } ;
m;lwMrY\7> U;:>vi3p template < typename T1, typename T2 >
07Yh struct result_2
{QTfD~z^K {
^Qrdh0j typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*nluK } ;
x
SF#ys4v eP|:b & binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
]|( (&Y
rl ouK&H|' template < typename T >
Y.3]vno?X typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~!&WK,k6 {
]]Ypi=<' return fn(pk(t));
aG8}R~wH& }
3Tg template < typename T1, typename T2 >
$:s1x\ol typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tfvX0J {
3/>McZ@OH return fn(pk(t1, t2));
Byyus[b'A }
K5z*DYT } ;
Y<X%'Wd\ FJKt5}`8 o8BbSZVu 一目了然不是么?
s<H0ka@ 最后实现bind
K&
<|94_k ]y@9z b @a)@1:=Rm template < typename Func, typename aPicker >
kYl$V= picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
mfQQ<Q@ {
2I(0EBW return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
,Ww)>O+ }
-RVwPY "2}04b|" 2个以上参数的bind可以同理实现。
;FQAL@"Yj 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。
*qj @y'1\ 9
bYoWw 十一. phoenix
*TVr|
to Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
'0 GCaL*Sd ?ah-x""Y for_each(v.begin(), v.end(),
u1/4WYJeJ (
:h=];^/E do_
a9mLPP [
I1BVqIt1i cout << _1 << " , "
*L%HH@] %_ ]
F(^vD_G .while_( -- _1),
oqB(l[%z2 cout << var( " \n " )
o"R[#E&Yx )
$`.7XD} );
DbP!wU lqR mS6
#\'Qa 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 n*y4uK 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
N\l\ M operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
_N$3c<dY' 那么我们就照着这个思路来实现吧:
9e^[5D=L [!,&A{.! c<wsWs 4V template < typename Cond, typename Actor >
r#JE7uneT class do_while
++-HdSHY {
nZ>qM]">u Cond cd;
8]]uk=P Actor act;
]Vo;ZY_\ public :
4 FW~Y template < typename T >
%N7b
XKDP struct result_1
v*<hE>J0 {
jxL}tS{j typedef int result_type;
"yXKu)_ } ;
lPSyFb" d+rrb>-OU do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
=21$U[ H ifKa/}P8 template < typename T >
qxf!]jm typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
EeG7 %S
5( {
5'd$TC do
0=# :x()e {
cKdn3 2Y4 act(t);
X#'DS&{ }
L/_h5Q:'W while (cd(t));
[-_3Zr return 0 ;
IP7j)SM! }
qc2j}D0
} ;
sI7d?+ vm"LPwSk> KPSFy< 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
q.U` mtS 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
s]50Y-C 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
-;20|US)u 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
7"@^JxYN 下面就是产生这个functor的类:
g(B &A
P_e KV9'ew+M , 7KP template < typename Actor >
F&%@p& class do_while_actor
<{GpAf8- {
_VGAh:v Actor act;
-KhNsUQk public :
z0+LD do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Y#S<:,/sb? p:Ry F4{b2 template < typename Cond >
ayfR{RYi picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
=5/ow!u8 } ;
8=CdO|XV "3.v(GVr kd)Q$RA( 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Q@?8- 最后,是那个do_
Ok2KTsVl 5.5<.") 0^$L{V class do_while_invoker
x? tC2L {
1DgRV7 public :
WvR-0>E template < typename Actor >
\(2w/~ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
I{tY;b'w {
`-fWNHs return do_while_actor < Actor > (act);
Y[)b".K }
[~*5uSG } do_;
1AQVj]#S qmqWMLfC 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
5xC4lT/U 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
WfpQ 最后来说说怎么处理break和continue
uNCM,J!#~ 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。
/4/'&tY 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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