一. 什么是Lambda
Y:UDte[Lb 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
tx0`#x 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,
U Px7u%Do YT:])[gVV Gp*U2LB $TU)O^c class filler
mx\b6w7 {
jm~(OLg public :
D9.H<.|36 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
)0F\[Jl} } ;
q]PeS~PjF\ gZkjh{rQ w.v yEU^ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
x-W6W Z?@1X`@ k)l*L1Y4: c j-_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
{ zGM[A &U<t*" #$/SM_X14C 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
P!uwhha/g H# P)n
R
M H_3-"m &3 ]<y _
=> 二. 战前分析
g$=y#<2? 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
*c"tW8uR 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
2oL~N*^C B^8]quOH y9<]F6TT for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
<$m=@@qg /* --------------------------------------------- */
HI+87f_Q vector < int *> vp( 10 );
c{7<z9U transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
.Y@)3 /* --------------------------------------------- */
w?u4-GT sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
H~fX>6> /* --------------------------------------------- */
mC-'z int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
h7 uv0a~0 /* --------------------------------------------- */
wXj!bh8\r for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
=lyP &u /* --------------------------------------------- */
~lg1S for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
<<Zt.!hS J2tD).G ^5BLuN6 o*\cV6 看了之后,我们可以思考一些问题:
'VH%cz* 1._1, _2是什么?
mn5mdrv3WZ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
0W}iKT[Z 2._1 = 1是在做什么?
I,rs&m?/m 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
Vs/Z8t Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
>J!J: Mv\odf\] ,gdf7&r 三. 动工
pxj}%LH 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
BbCt_z' 7*{9 2_M H2EKr#(
]J`yh$a template < typename T >
t,CC~ class assignment
<OYy;s {
x{=@~c%eh T value;
hu=b, public :
nMz~.^Q- assignment( const T & v) : value(v) {}
B Q)1)8r template < typename T2 >
y7&8P8R T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
R9dC$Y]\M } ;
g 0=Q>TzY zYL</!6a[ PxqRb 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
|Wo_5|E 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
~c;D@.e\ \1 ^qfw N.j?: ~\0uy3% class holder
T*m;G( {
O-5s}RT public :
,F4_ps?( template < typename T >
qa|"kRCO assignment < T > operator = ( const T & t) const
VW,"
dmC {
7mUpn:U return assignment < T > (t);
ZD)pdNX }
\&|zD"* } ;
k{{ iF i2h,=NHJh? {{3n">s}: 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
fJjtrvNy) ow,4'f!d static holder _1;
%cPz>PTW@ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
$}9.4`F> K5oVB,z) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
m{~p(sQL 而不用手动写一个函数对象。
&s]wf R^nkcLFb/q zVSbEcr,C~ ZO^Y9\L 四. 问题分析
kO1.27D 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。
4sj:%%UE 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。
^CZ)!3qd1 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
=f4v: j}'| 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
q;XO1Se 下面我们可以对这几个问题进行分析。
yUZ;keQ_Tw !A5UT- 五. 问题1:一致性
$U{\T4 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`? 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
?2;gmZd7 i]qVT)j struct holder
|C MKY {
wZ^7#yX> //
>9h@Dj[|! template < typename T >
8SG*7[T7 T & operator ()( const T & r) const
. q=sC?D {
/1h
0l; return (T & )r;
!jV}sp<Xp }
RsY7F; } ;
`#X\@?'5
"F,d}3} 这样的话assignment也必须相应改动:
( k@%04c w]BZgF. template < typename Left, typename Right >
,+iREh; class assignment
L `fDc {
m'
LRP:9v Left l;
@kq~q;F Right r;
~ jR:oN public :
` 0YI?$G1 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
FG?69b> template < typename T2 >
c4T8eTKU T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
(x.O]8GKP } ;
(A6-9g> e``X6=rcG 同时,holder的operator=也需要改动:
4h|48</ ]3+xJz~= template < typename T >
5<?O S &B assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
ciq'fy {
G=[=[o\ return assignment < holder, T > ( * this , t);
i2PPVT }
D~KEjz!bQ "y %S.ipWG 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。
4 Ar\`{c> 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
$LS$:%i4 3#d5.Ut return l(rhs) = r;
INm21MS$ 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。
Nb))_+/ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
LI>tN R~ ~S\Ee 2e> template < typename Tp >
*?k~n9n5U class constant_t
uC_&?
{
oGK 1D const Tp t;
H;QE',a9+i public :
sCX 8 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
r A/jNX@S template < typename T >
|@}Yady@C const Tp & operator ()( const T & r) const
Ha U6`IP {
ur'a{BI2R return t;
'>GZB }
H#/}FoBiS } ;
LK
"47 IX!Q X 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
g$qNK`y 下面就可以修改holder的operator=了
;P` z
?>J: D6 2xC5 template < typename T >
OygR5s + assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
jIZpv|t) {
[V\0P,l return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
l s(lL\ }
~*Fbs! ;, CS:"F) at 同时也要修改assignment的operator()
|@J:A! a88(,:t template < typename T2 >
~w<u! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
]Zfg~K( 现在代码看起来就很一致了。
BE54^U Cf-R?gn] 六. 问题2:链式操作
&^R0kCF` 现在让我们来看看如何处理链式操作。
qOyg&]7 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。
y4aW8J# 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。
V!eq)L 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。
@`qhQ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
;C1]gJZ, *x^W`i
template < typename T >
HG(J+ocn struct result_1
7XE |5G {
Q4gsOxP typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
S7tc } ;
VEolyPcsg& gm**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:
oW:p6d L-7?: template < typename T >
)qGw!^8 struct ref
67/&AiS? {
*\?tW]8< typedef T & reference;
eOZ0L1JM! } ;
gNon*\a,-B template < typename T >
_Y7uM6HL\ struct ref < T &>
;~&F}!pQ {
K{]!hm,[3 typedef T & reference;
\tLfB[S.5 } ;
g\ r%A B~/:["zTh& 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
faqOGAb nf,R+oX template < typename T >
CzP?J36W^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
3`ov?T(H {
jhd&\z- return l(t) = r(t);
$^ \8-k " }
mnKSO 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
8IErLu } 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
b?6-lYE>L _7j-y 9V 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
d!+8 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
[P5+}@t _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
o6JCy\Bx +5 调用divide的对象返回一个add对象。
IMaa#8, 最后的布局是:
84jA) Add
*e%(J$t / \
L{uQ:;w1 Divide 5
/ &#b*46 / \
C{2y*sx _1 3
EB2 5N~7 似乎一切都解决了?不。
v/z~ j 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。
"
'TEBkj|u 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。
rUWC=?Q 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:
^<w3i?KPW +xn59V template < typename Right >
Dh.pH1ZY3n assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Eq6.
s)10 Right & rt) const
<= Aqi9 1 {
bXRSKp[$ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
(bD'SWE }
vR?E'K3 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
SnFAv7_ 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。
Kl]LnN%A{ 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。
/\u1q< 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。
8G?OZ47k# 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。
.$N8cYu0 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
%W,V~kb 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
JsV-:J #xfPobQ>il template < class Action >
>%i]p class picker : public Action
-cs$E2
- {
Zg/
],/ ` public :
{<L|Z=&k` picker( const Action & act) : Action(act) {}
`z~L0h // all the operator overloaded
^Kfm(E } ;
*@zya9y9q x{I,
gu|+ 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。
QrRnXlEM8 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:
ql(~3/kA_ Pe)SugCs template < typename Right >
s]Qo'q2 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Ys+NIV#Q {
p n(y4we return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
rkWiGiisM }
/j;HM[ *(CV OY~ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Cm~z0c|T 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。
U]64HuL prO ~g template < typename T > struct picker_maker
IUSV\X9 {
rhj_cw typedef picker < constant_t < T > > result;
N%fDgK } ;
9/$Cq template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
l } WvO] {
!]2`dp\! typedef picker < T > result;
!A'3Mw\Nm } ;
GyLp&aa %%qg<iO_ 下面总的结构就有了:
{I]>!V0j! 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。
Gc2:^FVlh 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。
uow{a*qd6 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
|ohCA&k%; 至此链式操作完美实现。
v9XevLs =}
flmUv~ E?cf#;2h8m 七. 问题3
Bz4;R9_%I 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。
m)e~HP7M rB}2F*eT template < typename T1, typename T2 >
^C70b)68 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mae@L {
\.Z
/ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
&*9' 0 }
M {Hy=:K+ "V{v*Aei0 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:
QW=
X#yrDO p"d_+ template < typename T1, typename T2 >
h4N&Ybfo struct result_2
~en' E {
>\'gIIs typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
U)] }EgpF } ;
DQhs tXX zCI.^^<? 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?
O>[B"mMt 这个差事就留给了holder自己。
2}U:6w UX@8 FC#t}4as template < int Order >
sPRo=LB class holder;
D),hSqJ" template <>
tLzKM+Ct# class holder < 1 >
A0 $ds {
xew s~74L public :
i9v|*ZM" template < typename T >
npMPjknl struct result_1
U[M~O*9 {
A O3MlK9t typedef T & result;
36\_Y?zx% } ;
} T&~DVM template < typename T1, typename T2 >
MTAq}8 struct result_2
DTz)qHd#X {
8]&\FA 8 typedef T1 & result;
_ pO1XM } ;
Hgbrlh template < typename T >
9@wmngvM*Y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
{;+9A}e {
}s:~E2?In return (T & )r;
rb*;4a }
R7/ET" template < typename T1, typename T2 >
-
*v)sP"@ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
q,>4#J[2;s {
@bZ,)R return (T1 & )r1;
Y=Om0=v }
96i# } ;
bU$M) , FR/X/8 template <>
,1>n8f77] class holder < 2 >
fPq)Lx1' {
Fhga^.5U& public :
czT]XF template < typename T >
]nq/yAF% struct result_1
:ka^ztXG {
=Y5_@}\0 typedef T & result;
_ O;R } ;
\`R8s_S template < typename T1, typename T2 >
Fb6d1I^wR struct result_2
;e$YM;;d {
Yb4%W-5 typedef T2 & result;
vr }-u } ;
t"P:}ps{? template < typename T >
| z?c>. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
fT{%zJU {
a(lmm@;V< return (T & )r;
X=V2^zrt }
8=OpX,t( template < typename T1, typename T2 >
rUZ09>nDy typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
}J $\<ZT {
BT"n;L?[ return (T2 & )r2;
wY3|5kbDj }
eu'S~c-l } ;
^w_\D? +!)_[ zo rp=Y } 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> >。
Qcn;:6_&W 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
,,]<f*N 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
^.c<b_(=h *gOUpbtXa return l(i, j) = r(i, j);
WWT1_&0 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
N1hj[G[H" =k5O*ql" return ( int & )i;
lYS*{i1^ ' return ( int & )j;
sQn@:Gk 最后执行i = j;
o8~<t]Ejw 可见,参数被正确的选择了。
$E}N`B7 \LM.>vJ >L433qR ~.CmiG.7 N v6=[_D 八. 中期总结
qWD(rq+9 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
O bc>f|l] 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
u}89v1._Jn 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
b-Ru UfUn0 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Uh+6fE]p ]q/USVj{ k:URP`w[X= (*9-Fa c$x>6&&L 8`_tnARIX 九. 简化
9I(00t_ 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。
Y]DC; , 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
?_ eHvw 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:
B+MnT{ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
y-{?0mLq +-*/&|^等
h4Xz"i{z 2. 返回引用。
lIPz" =,各种复合赋值等
vU$n*M1`$ 3. 返回固定类型。
@M"(
r"ab 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
'$[%x 4. 原样返回。
=|dHD operator,
i8S=uJ]n 5. 返回解引用的类型。
t%StBq(q operator*(单目)
qfjUJ/ 6. 返回地址。
$W%-Mm operator&(单目)
W}#n.c4+ 7. 下表访问返回类型。
w F3 MzN=% operator[]
r"|.`$:B 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
d.HcO^ operator<<和operator>>
';v1AX}5q }}Z2@} OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
6";
ITU^v 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
mF4y0r0 .A0fI";Q template < typename Left >
$9@AwS@Uu struct value_return
;]@Pm<f {
Qe-PW9C template < typename T >
<W+9h0c struct result_1
AH_qZTv0{Q {
RhC|x,E typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
2$v8{Y& } ;
EWr7eH 0T^0)c template < typename T1, typename T2 >
)?pnV":2Y struct result_2
2[qoqd( {
`F3wO! typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
E^$8nqCL: } ;
*eX/ZCn } ;
ci/qm\JI<< D$@2H>.- D c;k)z= 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
.(3ec/i4CF T#wG]DH; 下面我们来剥离functor中的operator()
K)5j 首先operator里面的代码全是下面的形式:
aNA]hl ,HI%ym return l(t) op r(t)
gA%
A}) return l(t1, t2) op r(t1, t2)
\BN$WV return op l(t)
{ {:Fs return op l(t1, t2)
%ZX9YuXQ return l(t) op
:(wFNK/0{ return l(t1, t2) op
k1ja ([Q return l(t)[r(t)]
FBbaLqgVF{ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
~Z!YB,)bp n$v4$_qS 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
`- (<Q;iO 单目: return f(l(t), r(t));
WIuYSt)h return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
g[bu9i 双目: return f(l(t));
:Zx|= return f(l(t1, t2));
bE{YK 下面就是f的实现,以operator/为例
T]nAz<l), >239SyC-, struct meta_divide
(\!?>T[En {
paLPC&G template < typename T1, typename T2 >
W6_ rSVm static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
!Q*w] {
xVgm 9s$"c return t1 / t2;
Y}:4y$< }
P+=m. } ;
A^#\=ZBg1 W)J MV 这个工作可以让宏来做:
*OznZIn V7r_Ubg@K #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
JJ%@m;~ template < typename T1, typename T2 > \
(RV#piM static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
>}%#s`3W1_ 以后可以直接用
AvB=/p@] DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
nq8XVT.m^\ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
()bQmNqmO= (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
u~ipB*Zf aHmg!s}& =gD)j&~}_ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
X% j`rQk` {H)hoAenA template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
XsQ81j. class unary_op : public Rettype
f?
@Qt<+k {
rDhQ3iCqo Left l;
-grmmE]/ public :
#dL,d6a unary_op( const Left & l) : l(l) {}
r KUtTj 'jfE?ngt template < typename T >
hTzj{}w typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
R[j? \# {
Z4Dx:m- return FuncType::execute(l(t));
|-b\N6
} }
n:OXv}pv #UoFU{6tM template < typename T1, typename T2 >
&:&l+ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ix2i.wdD {
Sx'oa$J return FuncType::execute(l(t1, t2));
Eu'E;*-f }
S.~L[iLc } ;
WoN},oT[i bs?\
)R 5/ ~`FRU/@r 同样还可以申明一个binary_op
g9|OhymB 5L[imO M0 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
D]fuX|f~ul class binary_op : public Rettype
v:QUwW {
)'T].kWW Left l;
))f@9m Right r;
BqX"La, public :
I3Z?xsa@Z binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
5z,q~CU r9WR1&T) template < typename T >
Dg.~"h5mT typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
x _>1x# {
U&1O return FuncType::execute(l(t), r(t));
:ig=zETM }
x-k-Pd h~\k;ca template < typename T1, typename T2 >
Si]?4:E7= typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7*+CX {
M$%ON>Kq return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
9dNkKMc@ }
SNOc1c<~ } ;
rIPfO'T? +;lDU}$ @i!+Z 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
<Y7j' n 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
wg%Z DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
^UJIDg7zS 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。
xOKJOl 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Z9$pY=8^? 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。。。
a<q9~QS 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
,--#3+]XU 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)
eLPtdP5k 下面是修改过的unary_op
IC'+{3.m8 p-{ 4 $W template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
d9:I.SA)E class unary_op
dY&v(~&;] {
#~nXAs]Q Left l;
y/Y}C.IWp) \Hrcf +` public :
hGY-d}npAJ /)J]ItJlz unary_op( const Left & l) : l(l) {}
W7WHDL^ \99'#]\_/E template < typename T >
]NTQF/ struct result_1
G<-KwGy,D {
4AJT)I. typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
%<nGm\ } ;
j%
7Gje[ lqOpADLS3 template < typename T1, typename T2 >
E/oLE^yL struct result_2
-c?x5/@3 {
N.q~\sF^ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
#)7`}7N } ;
=@M9S z3i`O
La template < typename T1, typename T2 >
Yv]vl6< typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
VVch% {
BedL `[, return OpClass::execute(lt(t1, t2));
WLXt@dK*u }
"rLm)$I siCi+Y template < typename T >
*uRDB9#9, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
E*5aLT5!, {
*
cW%Q@lit return OpClass::execute(lt(t));
^-PYP:* }
"r@#3T$ fDns r"T } ;
4 N$Wpx iu=Mq|t0 J[6/dM 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
elGBX
h 好啦,现在才真正完美了。
`PtB2,? 现在在picker里面就可以这么添加了:
dNf9,P_} +BtLd+)R template < typename Right >
<tbs,lcw; picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
6Zn[l,\ {
uo]\L^j return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
IrCl\HQN }
=@4,szLO 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
_@XueNU1hS )?SF IQ= PU.j(0 &2 Yo n^;-& 十. bind
h/\Zq 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
K\Q4u4DjbJ 先来分析一下一段例子
E]~#EFc |;a$
l(~< t'$_3ml int foo( int x, int y) { return x - y;}
n-M6~ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
v2]N5 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
/1/'zF&R- 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
G2wSd'n*y 我们来写个简单的。
@*xP A 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
t&43)TPb. 对于函数对象类的版本:
U`~L}w" Pl'lmUR template < typename Func >
E.m2- P;4 struct functor_trait
>wqWIw.w> {
+76ao7d. typedef typename Func::result_type result_type;
?H_@/? } ;
D]iyr>V6' 对于无参数函数的版本:
V_$<^z| '>|Kd{J0 template < typename Ret >
09vVCM;DY struct functor_trait < Ret ( * )() >
a+v.(mCG {
XLiwE$:t% typedef Ret result_type;
/<T{g0s } ;
)Az0.} 对于单参数函数的版本:
w$&;s<0 .u&X:jOE template < typename Ret, typename V1 >
Xl<*Fn? struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
\>oy2{=;' {
t;3).F typedef Ret result_type;
e@O]c" } ;
5.\|*+E~ 对于双参数函数的版本:
9f&
!Uw_W -XnIDXM template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
&$T7eOiZ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
:/Pxf N5 {
_8PNMbv{ typedef Ret result_type;
'tMD=MH } ;
!}x-o`a5 等等。。。
h]i vXF* 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
XkUwO ] yZ=O+H template < typename Func >
\kI{# struct func_return
X<Xiva85 {
WaX!y$/z template < typename T >
0r$n struct result_1
\uo{I~Qd {
Ed0}$b typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
*@@dO_%6 } ;
"-:g.x*d j)ln"u0R^B template < typename T1, typename T2 >
"tJ[M struct result_2
t}}Ti$$> {
\O~/^ Y3U! typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
#d<"Ub } ;
mcQ
A' } ;
pR2U&OA wLI1qoDM %'. x vC 最后一个单参数binder就很容易写出来了
NuF?:L[
7nxH>.,Q> template < typename Func, typename aPicker >
-e"kJd&V class binder_1
xp^Jp {
GHi'ek <?^ Func fn;
@+Nf@LJ aPicker pk;
fY=:geB public :
!w/fwOo #Ddo` >`& template < typename T >
/Trbr]lWy struct result_1
7&jq = {
3 TV4|&W; typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
* _usVg } ;
8qfXc
^6 {ktwX\z template < typename T1, typename T2 >
SuI^8^f= struct result_2
rN .8- {
aS>cXJ;= typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
}[c.OJ:
} ;
ZhRdml4U2 iM1E**WCtv binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
g^po$%I ' :YX5%6 template < typename T >
e=#D1 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
hhU\$'0B- {
5}5oj37x return fn(pk(t));
HHgv,bC! }
23houS template < typename T1, typename T2 >
ei}(jlQp typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qJtLJ<=1 {
{{pN7Z
return fn(pk(t1, t2));
y=
8SD7P' }
<dXeP/1w` } ;
I+3=|Vef fX\y/C qv:DpK 一目了然不是么?
o7PS1qcya< 最后实现bind
j}J=ZLr/V" ^rY18?XC+: OYmutq template < typename Func, typename aPicker >
]70ZerQ~L picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
&VCg`r-{~ {
tK# /S+l return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
-~_|ZnuM9 }
-i91nMi] /#t::b+>x 2个以上参数的bind可以同理实现。
1@TL>jq 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
/&czaAR- m'
|wlI[lq 十一. phoenix
>-3>Rjo> Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
fb[lL7 Z rgv* for_each(v.begin(), v.end(),
+.rOqkxJ (
G%!i="/9 do_
{}RU'<D
[
{z;K0 cout << _1 << " , "
0#m=76[b ]
E*,nKJu'r .while_( -- _1),
6u`$a&dR'l cout << var( " \n " )
7&]|c?([4 )
S
{+Z.P );
el2<W=^M &U([Wd?E2 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:
BbL]0i 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
GZuWAa operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
BT$Oh4y4 那么我们就照着这个思路来实现吧:
KP>1%ap6 2r+nr %(K} 1[ template < typename Cond, typename Actor >
'|Lv-7 class do_while
f|/ ,eP$ {
g "c7$ Cond cd;
2BT+[ Actor act;
Gfy9YH~ public :
wQ9@
l template < typename T >
P)Oe?z;G? struct result_1
B"5xs {
QOPh3+.5 typedef int result_type;
SL+n y(y } ;
p"H/N_b4 <7L-25 = do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
*.D{d0A ~*^o[~x]\ template < typename T >
zYWVz3l typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
V|awbff: {
Tks1gN^^ do
nKEw$~F {
+9yMtR act(t);
d@b2XCh<K }
eE;j#2SEO while (cd(t));
'
eWG v return 0 ;
QvOl-Lfc }
4N3O<)C)@ } ;
m*i,|{UZ Imclz4'8 +br'
2Pn 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
JP^x]t: 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。
$GhL-sqm 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
1>2
/1> 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
S&'s/jB 下面就是产生这个functor的类:
KilN`?EJ Znh;#%n| Y 9st3 template < typename Actor >
yWT1CID class do_while_actor
CC$rt2\e {
?zVE7;r4U Actor act;
D)S_ p& public :
;/IXw>O(/ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
_t4(H))]vG 55Mtjqfp template < typename Cond >
p`52 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
IEkbVIA( } ;
INCD5dihJ Mdp'u$^! ~u[1Vz4#3 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
j|p=JrCJ 最后,是那个do_
f%[xl6VE; n 1^h;2gz Ruwp"T}mF class do_while_invoker
R4DfqX {
>Af0S;S public :
txX>zR*)
template < typename Actor >
<1_3`t do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
qn}VW0! {
iVmy|ewd return do_while_actor < Actor > (act);
Lso%1M }
pm[i#V<v } do_;
'bg'^PN>z C?<-`$0 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
e$rPXRf 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
T+%P+ 最后来说说怎么处理break和continue
#)S&Z><< 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。
7lwFxP5QT 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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