一. 什么是Lambda
%M}zi'qQ? 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
/4_}wi\ 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,
'Dat.@j LWVO%@)w wW%I < M `W]a
@\EYA class filler
30DpIkf {
IE_@:]K}Ja public :
v/m`rc]e void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
v~jN,f* } ;
~%<PEl| UBqK$2
# .z[+sy_ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
g!~j
Wn?A gKYn* uXhp+q\ +B8Ut{l for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
vnN_csJ#^ Bs# #3{ylu AP@xZ%;K 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
N.64aL|1 'h81\SKFK9 >hQR +vU.#C_2 二. 战前分析
3M@>kIT8 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
+uT=Wb \ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
W/\7m\B 66|lQE&n M
j5C0P( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ZzKn,+ /* --------------------------------------------- */
BbU&e z8P vector < int *> vp( 10 );
ADR`j;2 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
[")0{LSA= /* --------------------------------------------- */
l w%fY{ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
kkJg/:g /* --------------------------------------------- */
jV<LmVcZY int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
rW`F|F% /* --------------------------------------------- */
UoLO#C0i for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
#e|eWi> /* --------------------------------------------- */
iEU(1?m2- for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Etl7V '@fk(~| 26Yg?:kP >)N#n` 看了之后,我们可以思考一些问题:
}2\"(_ 1._1, _2是什么?
>|iy= Zn%' 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
<=zGaU, 2._1 = 1是在做什么?
#zy%B 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
0)P18n"$ 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。
C$tSsw?A ':>B%k hCDI;'ls 三. 动工
|SxEJ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
7q\c\qL NNfCJ| nuC K7X \O0fo^+U,, template < typename T >
r[,KE.^6~# class assignment
@"~\[z5 {
G`
8j ^H, T value;
r]E$uq
bR public :
c3}}cFe assignment( const T & v) : value(v) {}
)a}5\V template < typename T2 >
)R|7> 97 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
a>kDG <.A } ;
[%@zH cr/|dc' H 0h 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
^s?wnEo;j 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
O[`Ob6Q{F >ciq4H43Q| [qXpi'q[ 7d<v\=J} class holder
z=fag'fzM {
-?]ltn9! public :
lvN{R{7> template < typename T >
oby*.61?5l assignment < T > operator = ( const T & t) const
;?[~]" {
[a`i{(! return assignment < T > (t);
5{5ABV }
x'KsQlI/
} ;
OP&[5X+Y D!P?sq _5r XMdc n, 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
wiGwN ]lo1Kw static holder _1;
5^Y/RS i Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
j~8+,: Qnw$=L: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
J)G3Kq5>:b 而不用手动写一个函数对象。
y8 N b8m L!p|RKz9X %b?Pasf. &-*nr/xT 四. 问题分析
Z`*cI 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。
$"i690 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
(LfVa`<1 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
f8 jaMn9o 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Cb6MD 下面我们可以对这几个问题进行分析。
}-vBRY y(dS1.5F 五. 问题1:一致性
Z~uKT n 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
br;G5^j3? 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
42u\Y_^ID md`ToU struct holder
aYgJTep>r {
8F*
WT|] //
HZm
i? template < typename T >
X2`>@GR/> T & operator ()( const T & r) const
]R@G5d {
2tv40(M:< return (T & )r;
`#f=&S?k }
caP } ;
-1:Z^&e/ .#@D n( 这样的话assignment也必须相应改动:
m\f_u* (2li:1j template < typename Left, typename Right >
nADd,|xD3 class assignment
/ZDc=>)~ {
{X$Mwqhpp; Left l;
SoX V Right r;
mig3.is public :
X{
=[q|P assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Ic}ofBK template < typename T2 >
~Hs{(7 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
#H`y1zm } ;
]KeNC)R _p&$X 同时,holder的operator=也需要改动:
w#T,g9 62jA template < typename T >
wDO5Zew! assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
8:% R|b {
/6zpVkV return assignment < holder, T > ( * this , t);
#+
'@/5{ n }
m3!M L>nLt GU3/s&9 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
{ 9 ".o, 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
F29AjW86 1%"`
=$q% return l(rhs) = r;
^rwSbM$ 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。
lc-|Q#$3$ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
X t =bc |esjhf}H>v template < typename Tp >
fO^6q1a class constant_t
u`@f~QP0 {
8~E)gV+v const Tp t;
r%pFq1/'! public :
6t:c]G'J constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
'I]"=O, template < typename T >
^ kvH/ Y& const Tp & operator ()( const T & r) const
MjB[5:s {
"6yiQ\`J return t;
Jt6J'MOq }
bFezTl{M } ;
Q~JKKq 6# ";W2 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
h&bV!M 下面就可以修改holder的operator=了
>UY_:cW4%m 9M]"%E!s template < typename T >
|"qB2.[ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
~C'nBV {
q-%KfZ@(| return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Ki/5xK=s }
`HG19_Z 4QAIQQS 同时也要修改assignment的operator()
WN+Jf _|3TC1N$n template < typename T2 >
ACO4u<M) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
VtiqAh}4 现在代码看起来就很一致了。
=zeLs0s; 1\*B. 六. 问题2:链式操作
rs Uw(K^ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
@z)tC@ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
""3m!qn# 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
>x
ghq 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
PbUcbb17 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
:ZS8Zm" +esNwz_ template < typename T >
3C=clB9< struct result_1
Ln2C#Uf {
t *
vg]Yc typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Sn2Ds)Pfx3 } ;
qMES<UL> k(z<Bm 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
xg,]M/J NK9WrUj) template < typename T >
C2rj ]t struct ref
t"/"Ge#a {
iWM7,=1+ typedef T & reference;
~}-p5 q2 } ;
uuYH6bw*d template < typename T >
#r.` V!= struct ref < T &>
%;(|KrUN {
_~ZQ b typedef T & reference;
xPMyG); } ;
BX(d"z b< QeeC2 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
7Sz'vyiz >'-w%H/ template < typename T >
ix7
e])m( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
M1]6lg[si {
YD46Z~$ return l(t) = r(t);
_8b]o~[Z+ }
{IPn\Bka 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。
;q,)NAr& 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
`x$}~rP&)! 'CX.qxF1;p 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
n22hVw _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
xcZ%,7 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
M&djw`B +5 调用divide的对象返回一个add对象。
&O6;nJEI 最后的布局是:
m/hi~.D9 Add
YNC0Z'c9 / \
qN1 -plY Divide 5
dD^_^'i / \
j&[.2PW\ _1 3
J4[x,(iq( 似乎一切都解决了?不。
/ }XsuH 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
1%hM8:)i_ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
foz5D9sQ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
kyx SIQ^ 9VUm=Z#` template < typename Right >
|c
oEBFG assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
F7Dc!JNa Right & rt) const
-S,ir {
2&gVZ z return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
!/4V^H }
rX!+@>4_L 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
g/l0}% XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
&=z1$ih>2\ 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。
O~#uQm 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。
>2lAy:B5 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。
~w1{zxs 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?
fsrg2:kQ 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:
N{^>MRK=5 l|vWeBs template < class Action >
20/P M9 class picker : public Action
RUS7Z~5 {
ST:
v3* public :
UN *dU picker( const Action & act) : Action(act) {}
pY)j0tdd // all the operator overloaded
jA-5X?!In } ;
hmBnV ]@/^_f>D 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。
;WvYzd9 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:
MJ>Qq[0 uXQ7eXX template < typename Right >
I|F~HUzA" picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
7O8V1Tt {
/OhaERv return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
]Z.<c$ }
m]0^ !bZhj3. Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
2H?I'<NoC 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。
Bbl)3$`, O^X[9vrW template < typename T > struct picker_maker
m~Y'$3w {
vZ[$H typedef picker < constant_t < T > > result;
ZVdsxo< } ;
.7pGx*WH^Y template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Q{qj {
iHE0N6%q typedef picker < T > result;
-7-Fd_F8 } ;
*xX(!t' ]]J#7L# 下面总的结构就有了:
h/ LR+XX! 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。
jh 7p62R 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。
RwAbIXG{0 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Yg=E@F
至此链式操作完美实现。
Z:_m}Ya| ]RH=s7L ><;l:RGK| 七. 问题3
>/TB_ykb 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。
%aj7-K6:t 943I:, B template < typename T1, typename T2 >
`a9k!3_L ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|5oKq'(b {
{yvb$ND|j{ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Y!++CMzU }
QL)>/%yU 1DEO3p 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
u<l#xud IF&g.R template < typename T1, typename T2 >
O`wYMng) struct result_2
qDby!^ryc {
n0rerI[R typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
S2J#b"Y } ;
CrnB{Z4L G$;>ueM 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?
v}7@CP]nV 这个差事就留给了holder自己。
>DDQ'W ! O"
%Hprx E$]a?uA: template < int Order >
KI Ek/]<H class holder;
gCv"9j<j template <>
Dk)@>l:gI, class holder < 1 >
`fQM {
:D"@6PC] public :
;Y
Dv.I template < typename T >
Ms.PO{wb struct result_1
R#Y50hzT {
O24Jj\" typedef T & result;
[ 3$.* } ;
tO?21?AD D template < typename T1, typename T2 >
7*zB*"B'1t struct result_2
qTyg~]e9( {
f!5F]qP>- typedef T1 & result;
{iA^rv| } ;
q<-%L1kc1 template < typename T >
d32@M~vD typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
>$2E1HW. {
$z= 0[%L return (T & )r;
_ymJ~MK }
h6g=$8E template < typename T1, typename T2 >
"Jb3&qdU typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
LWD. {
E9^(0\Z
I return (T1 & )r1;
^[ET&" }
;LHDh_.pX } ;
pU
M&"V VVs{l\$=ZV template <>
`Jn,IDq class holder < 2 >
%/P=m-K {
0;}Aj8Fle public :
?sV[MsOsC template < typename T >
Kn']n91m struct result_1
bX7EO 8 {
Xa4GqV9M/- typedef T & result;
FI\IY
R } ;
'4$lL6ly> template < typename T1, typename T2 >
R"NGJu9 struct result_2
>OT\~C {
LRWOBD typedef T2 & result;
5!<o-{J[(= } ;
#-,g&)`] template < typename T >
%>i@F=O2< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
zCBplb {
>W'j9+Va return (T & )r;
GOGt?iw*< }
>&BrCu[u template < typename T1, typename T2 >
u0xQ;BQ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
*]5z^>
q;7 {
*%3oyWwCd return (T2 & )r2;
,NDh@VYe }
:#WEx_] } ;
>b'w'" qB+n6y% &(g|="T 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> >。
PJCnud F 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
G=1m]>I8 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
PCtkjd 3:UA<&=s return l(i, j) = r(i, j);
NW)M?f+6 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
rw&y,%2 }f0u5:;Zth return ( int & )i;
JfkTw~'R return ( int & )j;
q'.;W@m 最后执行i = j;
(]OFS;% 可见,参数被正确的选择了。
f7Zf}1| 3)y{n%3L Lj iI+NJ .?f:Nb.O QskUdzQ= 八. 中期总结
g&bwtEZ 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:
b7!UZu]IEv 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
$R"; 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
0rcjorWI 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
^PC\E} ~Yl<S(/4 l2(.>-# _e* c mY`@' 3 q"7K 九. 简化
b{BaQ>.(` 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
K}Na3}m 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
q@%h^9. 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
QhCY}Q?X 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
_-/x;C +-*/&|^等
r
sLc&2F 2. 返回引用。
W<Z$YWr =,各种复合赋值等
FZpsL-yx^N 3. 返回固定类型。
9
Va40X1 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
EMhr6</ 4. 原样返回。
TMww operator,
{ UOhVJy 5. 返回解引用的类型。
WO@H* operator*(单目)
8[~~gYl 6. 返回地址。
[^M|lf operator&(单目)
6Hwxx5>r 7. 下表访问返回类型。
D
M}s0O$0 operator[]
0Z,{s158L 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
O~6Q;q P operator<<和operator>>
8)Zk24:])_ #X5hSw; OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
x{Sd
P$ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
}%x}fu# gD6tHg>_ template < typename Left >
H<Hrwy~ struct value_return
Pcdf$a"` {
LEK/mCL template < typename T >
5z~\5x struct result_1
5>P7]?U.] {
(f~gEKcB2u typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
uB;_vC } ;
&n|*uLn
-;>#3O- template < typename T1, typename T2 >
\vVSh struct result_2
t:=k)B {
(]XbPW typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
KmL$M } ;
thptm } ;
} L <,eV cOb4c* \?&Au 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
D%U:!|G YjLe(+WQ 下面我们来剥离functor中的operator()
q@kOTkHv) 首先operator里面的代码全是下面的形式:
B+Z13;}B "yW&<7u1 return l(t) op r(t)
SX+4HJB return l(t1, t2) op r(t1, t2)
% $TEDr! return op l(t)
#Qd'+M return op l(t1, t2)
`
8UWE { return l(t) op
x@m<Ym- return l(t1, t2) op
j{;|g%5t return l(t)[r(t)]
)* TF" return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
9U^$.Lb $O9Xx 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:
W2eAhz& 单目: return f(l(t), r(t));
~@Kf2dHes return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
sofu 双目: return f(l(t));
_]=9#Fg7{ return f(l(t1, t2));
CZ3].DA|z 下面就是f的实现,以operator/为例
9!}q{2j G52Z)^ struct meta_divide
ErDL^M-` {
LeHiT>aX! template < typename T1, typename T2 >
@]=f?+y[ 2 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
HE;V zR {
ZXt?[Ll return t1 / t2;
:}9j^}"c3 }
a4&:@`= } ;
nm @']
%!y89x=E 这个工作可以让宏来做:
VE]6wwV2 8Z# 21X> #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
AIh*1>2Xn template < typename T1, typename T2 > \
_faJ B@a_ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
\zu}\{ 以后可以直接用
cJ/]+|PQ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
}1U*A#aN7K 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
ia4k :\ (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。。。)
})[($$f/ ]1sNmi$T DZs^ 2Zc 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
i8~$o:&HT \H4U8)l template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
~HmxEk9 class unary_op : public Rettype
O>V(cmqE` {
-@M3Dwsi3 Left l;
3.vgukkk5 public :
GaBTj_3 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
VT=K"`EpQ m xJXL":| template < typename T >
G {b:i8}l typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
qC@Ar)T {
=g~j=v,e return FuncType::execute(l(t));
UFEN y."P }
kdcQw7G zOGR+Gq_Z template < typename T1, typename T2 >
m^I,}1H4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\c7>:DH {
tln1eN((q return FuncType::execute(l(t1, t2));
6OB" , }
M"U OgS } ;
Yc`<S BU6Jyuwn ^$Krub{| 同样还可以申明一个binary_op
ssl&5AS 8h.V4/? template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
^%#grX# class binary_op : public Rettype
'Kz9ygZy {
{'R)4hL Left l;
Y=2Un).& Right r;
JsQ6l%9 public :
kX2d7yQZz binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
l,d, T 6RK\}@^=K template < typename T >
"!Lkp2\ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:a3xvN-l {
[B9 ;?G return FuncType::execute(l(t), r(t));
'MQ%)hipA }
-9o{vmB{ G!Zyl^ template < typename T1, typename T2 >
4#)6.f~ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w sY}JT {
[uR/M return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
`ZGcgO<c\ }
4tJa-7 } ;
5=Lq=,K$ 8&E}n(XE C6QbBo 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
js <Ww$zFW 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
z~Na-N DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
N:W9}, 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
>eS$ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
}htPTOy5 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。。。
MFwO9"<A 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
YBjdp=als 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)
tu}>:mk 下面是修改过的unary_op
Rs7|}Dl} !buz<h template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
N.hzKq][ class unary_op
W3JF5* {
.zC*Z&e,.[ Left l;
A';QuWdT {p/YCch, public :
]vo_gKZ l\Xd.H" j, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ycX{NDGs ngyY template < typename T >
%l$W*.j|; struct result_1
91d },Mq: {
6 bO;& typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
:6Pad } ;
CL3xg)x6 ;p Z[| template < typename T1, typename T2 >
3 QCVgo
i\ struct result_2
q#[`KOPV {
PC/!9s0W typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~UPZ< } ;
g.C5r]=+& +m/,,+4 template < typename T1, typename T2 >
Jqfm@Y typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u#jC#u^M {
_T*AC. return OpClass::execute(lt(t1, t2));
LP<<'(l` }
|t6~%6^8 3,6Ox45 template < typename T >
xPC"c* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
J@#?@0]F {
c`kQvXx return OpClass::execute(lt(t));
2`Gv5}LfyR }
REA;x-u* 4v.d-^ } ;
3 ^}A %-bS fx?$9(r, wda';@y5( 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
u"+}I,'L 好啦,现在才真正完美了。
m5-9yQ=. 现在在picker里面就可以这么添加了:
]gP5f @` >. DC!QV template < typename Right >
|wp,f%WK picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
e!X(yJI[O6 {
g9>~HF$U return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
x';uCKWV }
CL9yEy"V 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。
r"]'`qP, eegx'VSX4 EHI 'xt vsMmCd)7U g22gIj] 十. bind
Pe$6s:|NS 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
o"q+,"QL 先来分析一下一段例子
S`=WF^ -Kxc$} V|FrN*m int foo( int x, int y) { return x - y;}
)K0i@hM(n bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
$3;Upgv bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
G|4^_`- 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。
G+WM`:v8% 我们来写个简单的。
>l5u54^3K 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Yl({)qK{ 对于函数对象类的版本:
o"+
i&Wp~ k1}hIAk3u template < typename Func >
2<r\/-#pU struct functor_trait
9- )qZ {
@*O?6> typedef typename Func::result_type result_type;
kiUk4&1 } ;
pIO4,VL;W 对于无参数函数的版本:
r"wtZ]69 J;QUPpHZ template < typename Ret >
$G!R,eQ struct functor_trait < Ret ( * )() >
2QUx&u: {
c:\shAM& typedef Ret result_type;
2 y8~#*O } ;
lU.Kc 对于单参数函数的版本:
rAukHeH j]5WK_~M template < typename Ret, typename V1 >
ZFxLBb: struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
zx%X~U {
Vfs$VY2. typedef Ret result_type;
!:0v{ZQ } ;
^[q /Mw 对于双参数函数的版本:
Xs$Ufi j8$Zv%Ca% template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
@;^Y7po6u struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
cxP&^,~ {
y8
E}2/ typedef Ret result_type;
?Rr2/W#F } ;
Fx#jV\''s 等等。。。
ALT^8c&K 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
nC njq= )D@~|j: template < typename Func >
E^V| struct func_return
6|;Uq' {
}nrXxfu template < typename T >
{aOkV:: struct result_1
=1hr2R(V {
q mQfLz7&x typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
}DjYGMrTB } ;
0^l%j 8/ L^0v\ template < typename T1, typename T2 >
+t!S'|C struct result_2
0kDBE3i# {
QU5Sy oL[ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
>fs2kha } ;
iEHh{H( } ;
f~h~5 Y`ihi,s`H gS9>N/b| 最后一个单参数binder就很容易写出来了
WZewPn>#q f`$Gz template < typename Func, typename aPicker >
ZI13 class binder_1
6NLW(?]
{
M {a
# Func fn;
Le#spvV3J| aPicker pk;
A o/vp-e public :
M"Y0jQ(
"lVqU template < typename T >
l|"6yB | struct result_1
[M+tB"_ {
,T5u'"; typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
I0Ia6w9 } ;
?ny= uh3)0.nR template < typename T1, typename T2 >
xBM>u,0.F struct result_2
`'4)q}bB {
=
[@)R!3H typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
:nJgwp()@ } ;
?vtX"Fdz w=_Jc8/. binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
smy}3k k4\UK#ODe template < typename T >
4{na+M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L36Yx7gT< {
#/-_1H return fn(pk(t));
`dkV_ O0 }
[xlIG}e9 template < typename T1, typename T2 >
1y"3 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^Z,q$Gp~P {
l*
dV\ B return fn(pk(t1, t2));
][@F }
5er@)p_ } ;
bud&R4+ 1= VJ&D; VD7i52xS 一目了然不是么?
/f{$I 最后实现bind
U.oksD9v _t>"5s&i )}lRd#V template < typename Func, typename aPicker >
^))RM_ic picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
p<GR SJIk= {
!PUZWO return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
X&\d)/Y }
kI\tqNJ i J./d!an 2个以上参数的bind可以同理实现。
~}9PuYaD@ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
#2p#VQh lFG9=Wf 十一. phoenix
Y%`SHe7M Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
1T|$BK@) 4`v!Z#e/aX for_each(v.begin(), v.end(),
LDj<?' (
oOU1{[ do_
Pcd *">v [
WrGK \Vw[ cout << _1 << " , "
jA(vTR.` ]
gBw^,)Q{0Y .while_( -- _1),
'?5j[:QY@ cout << var( " \n " )
-apXI. )
tD=@ SX'Y );
L=!of{4Z(} z%d#@w0X1 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:
3z =^(Y 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
/YKMKtE operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
OYL]j{ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
E#%}ZY S -&)p@4 8/%6@Y"Y* template < typename Cond, typename Actor >
W[''Cc. class do_while
!7p}C-RZp {
2b@tj
5 Cond cd;
g}xQ6rd Actor act;
wTq{ sW& public :
m\u26`M template < typename T >
Xz{~3ih struct result_1
7:=k`yS, {
R[[ ,q:4 typedef int result_type;
m]Y;c_DO: } ;
M!m?#xz'c t;qP']2
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
U]6&b &m^@9E)S/ template < typename T >
/8yn vhF# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
QrYa%D+ {
eCbf9B do
p^)B0[P9 {
Z9`TwS@x[ act(t);
~W0(1#
i }
~eh0[mF^] while (cd(t));
0DPxW8Y -` return 0 ;
&p(0K4: }
b0<o } ;
@J'YV{] x i~uv?f c@(&[/q! 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
qi[Z,& 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。
.i"W8~<e 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。
Qt>>$3]!! 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
?V(^YFzZ 下面就是产生这个functor的类:
9/ovKpY R3.*dqo$ `8_z!) template < typename Actor >
CON0E~" class do_while_actor
)Di \_/G {
L5fuM]G` Actor act;
kyw/LE3$- public :
A#h /B+ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
|AhF7Mj* Z?NW1m()F template < typename Cond >
-~f511<
picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
]B\H~Kn } ;
N!&:rK _RkuBOv@e f2I6!_C!+ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
myFAKRc 最后,是那个do_
v}JD2.O+ yzsab ^] K{ fsn4rk class do_while_invoker
H1:be.^YP {
wNJzwC&iQ public :
|`d0^(X template < typename Actor >
A
Io|TD5{~ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Q%S9fq,q {
jvy$t$az return do_while_actor < Actor > (act);
H6TD@kL9Wr }
v4/-b4ET } do_;
ZAKeEm2A 6=hk=2]f 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
e 8\;t"D 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Rf-[svA 最后来说说怎么处理break和continue
.4y>QN#VL 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。
#uCB)n&. 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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