一. 什么是Lambda
2Yn <2U/^R 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
SB|Qa}62 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,
DSk/q-'u (Dl$k Gn
G]i/nB
_Khc3Jo class filler
~ZEmULKkR {
,J>5:ht(6 public :
o.G!7 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
_:C9{aEZb } ;
>>o dZL \cUNsB5
4/1d&Sg 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
WP+oFkw> f Tl<p&b D+z?wuXk qA$*YIlK for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
cmg^J
%$Z7x\_ T'&I{L33Y 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
@zz1hU I`LuRlw
$!(pF Jjv=u 二. 战前分析
M|qteo 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
H{k^S\K 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
*
%M3PTY\ (?{MEwHG Q[I=T& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
j|%HIF25 /* --------------------------------------------- */
U,q\emR vector < int *> vp( 10 );
7C ,UDp| transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
.wu
xoq /* --------------------------------------------- */
w1#gOwA,$ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
}36QsH8 /* --------------------------------------------- */
;u(<h?%e int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
M8Z2Pg\0 /* --------------------------------------------- */
"WK{ >T for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
o=?C&f{ /* --------------------------------------------- */
5HO9+i for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
h!ZV8yMc >W`4aA oifv+oY B'EKM)dA 看了之后,我们可以思考一些问题:
7`8Ik`lY 1._1, _2是什么?
BT"42#7_ 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。
aKuSd3E@# 2._1 = 1是在做什么?
h{p=WWK 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。
>ByXB!Wi+ 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。
aZ'Lx:)R p2udm! )J y+6o{`0 三. 动工
pg%aI, 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
)>-ibf`#? K7Wk6Aw G\r?f& H&
Ca`B template < typename T >
"D=P8X&vs class assignment
'-b*EZU8t {
zs*L~_K T value;
(RZD'U/B public :
,gOOiB
} assignment( const T & v) : value(v) {}
sWblFvHqrU template < typename T2 >
SD$h@p=!= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
eI:C{0p= } ;
xz{IH,?IG )Ocl=H|= Gz[fG 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
G\Ro}5TO 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Adgc%
.# H0SQ"? ? Cg>h Y> Wu class holder
uDSxTz{ {
'hv k public :
Z(_ZAB%+D template < typename T >
5-0{+R5v assignment < T > operator = ( const T & t) const
s)2fG\1 {
w MP return assignment < T > (t);
(S`2[.j }
ADk8{L{UU } ;
(%o2jroQ# {Gw.l." @b~fIW_3> 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
}~h(w^t ]
0m&(9 static holder _1;
GMZv RAui Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
h=_0+\% xOHgp=#D for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Z)xaJGbw 而不用手动写一个函数对象。
p6XtTx A4?+T+#d STw#lU) %( u@%r 四. 问题分析
-TOI c% 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
@*DyZB 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
T,OwM\`.X{ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
t"YNgC ^ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
g@Qgxsyk> 下面我们可以对这几个问题进行分析。
d{de6 ` ~w;]c_{.b 五. 问题1:一致性
AkT<2H|4 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
N#_GJSG_| 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
NAzX". g 3QOUU,Dt$ struct holder
BiZ=${y
{
yj(vkifEB //
h}Wdh1.M3 template < typename T >
"A)(" T & operator ()( const T & r) const
'iY*6<xS< {
<JwX_\?ln return (T & )r;
5 VA(tzmCt }
OLj\-w^ } ;
}/,CbKi,+ N8`4veVBx' 这样的话assignment也必须相应改动:
&X]\)`j0 DK&h
eVIoZ template < typename Left, typename Right >
M8b4NF_& class assignment
%,*G[#*& {
A;u" <KG? Left l;
`ZaT}#Y Right r;
z>[tF5 public :
X}6#II assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
1]T`n /d V template < typename T2 >
x4#T G T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
*AIEl"29 } ;
(:+>#V)pZ fXQiNm[P 同时,holder的operator=也需要改动:
.M4IGOvOS $,hwU3RVxc template < typename T >
"XLe3n assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
rB%$;<`/ {
;bX4(CMe
& return assignment < holder, T > ( * this , t);
1Ee>S\9t }
?oiKVL"7 ehAu^^Q> 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。
m!OMrZ%)} 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
GW2')}g (HN4g;{ return l(rhs) = r;
,`8Y8 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。
2PSTGG8JV 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
"MiD8wX- s-VSH template < typename Tp >
%E27.$E_ class constant_t
3|Y!2b(:? {
|H ;+1 const Tp t;
p11G#.0 public :
i`OrMzL constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
y02u?wJ template < typename T >
ZZ)G5ji const Tp & operator ()( const T & r) const
yD)"c. {
*N/hc return t;
xUYow }
|[cdri^?D } ;
{sC=J hs- (=T$_-Dj`} 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
o VB"f 下面就可以修改holder的operator=了
p#_[ wh~sZ template < typename T >
4^!4eyQ^ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
zb2K;%Qs+f {
XSB8z
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
U 0ZB^` }
F1A1@{8bN 9[|4[3K 同时也要修改assignment的operator()
\/Ij7nD`l% sS,#0Qt. template < typename T2 >
BQjam+u6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
cj(X2L 现在代码看起来就很一致了。
~|)
9RUXr> P&t;WPZ 六. 问题2:链式操作
}#b
%"I0 现在让我们来看看如何处理链式操作。
mTEVFm 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。
p~bkf> 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。
xtJAMo>g 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。
Sa}D.SBg 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
)DZTB xYR#%! M template < typename T >
+?e}<#vd'? struct result_1
dp^N_9$cdO {
PqhlXqX9 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
`45d"B
I } ;
O:u%7V/ 8!j=vCv 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:
$'$>UFR /w~C~6z
@! template < typename T >
zPQ$\$7xB struct ref
$j
!8? {
/;+,mp4 typedef T & reference;
Cj$H[K}> } ;
2k3 z'RLG template < typename T >
v>^jy8$ struct ref < T &>
X RRJ)}P {
\G=bj;&eF typedef T & reference;
' PL_~ } ;
'
C6:e?R &enlAV'#)O 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
4(iS-8{J 2B'^`>+8S template < typename T >
*dVD typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
F`D9Zfd {
Nz @8 return l(t) = r(t);
!pS~'E&q }
v|To+P6b 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。
.
X0t" 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
GG>Y/;^ A[RN-R, 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
eH
`t \n _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
1Q_ ``.M _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
7NUenCdc +5 调用divide的对象返回一个add对象。
WFpl1O73 最后的布局是:
6)+9G_ Add
&"O_wd[+: / \
4I1K vN<A Divide 5
*lY+Yy( / \
cqHw^{'8 _1 3
iDR6?f P 似乎一切都解决了?不。
oP,RlR 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。
Qf~| S9, 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。
;y,NC2Xj 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:
Qasr:p+ ujNt(7Cz template < typename Right >
vF+YgQ1H assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
t*rp3BIG Right & rt) const
EUXV/QV{ {
iGyVG41U return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
4Q/r[x/&C }
A<;0L . J 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
I &cX8Tw 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。
Cd9t{pQD4 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。
u-1@~Z 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。
,iohfZz 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。
>T(M0Tkt 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?
!~tnti6 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:
YN`UTi\s x:vrK#8D> template < class Action >
n=r=u'oi class picker : public Action
0 c,bet{m {
dgm+U%E public :
}P16Xb)p picker( const Action & act) : Action(act) {}
% M+s{ l // all the operator overloaded
pV_}Or_ } ;
\4C)~T:* zAu}hVcW 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。
6WCmp,* 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:
KdS
eCeddW frk7^5 template < typename Right >
8QPT\~ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
U=M#41J {
2kC^7ZAwu return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
[gTQ- }
V~JBZ}`TG< *(>Jd|C Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<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。
}[
7Nb90v Mn-<5 1.% template < typename T > struct picker_maker
_y|[Z; {
AK%=DVkM typedef picker < constant_t < T > > result;
R+k=Ea&x } ;
a_xQ~:H template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
F: f2s:< {
?UU5hek+m typedef picker < T > result;
?i/73H+;D3 } ;
uFMs^^# a =9vS{ 下面总的结构就有了:
o&WRta>VP 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。
GsR-#tV@ 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\.//? picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
@ 8A{ 9i 至此链式操作完美实现。
Hu[8HzJo r
.{rNR $Gr4sh!cE 七. 问题3
}FuVY><l 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
v4X_v!CQ _QD/!~O template < typename T1, typename T2 >
yIM.j;5:~5 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
yl[2et {
b;SFI^
return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
YL;SxLY }
,ZLG7e }3bQ>whF 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
K
lPm= U$MWsDn
template < typename T1, typename T2 >
?<-wHj) struct result_2
Y=PzN3 {
oM/B.U2a typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
kOo>Iy } ;
-t;?P2 6(!,H<bON 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?
JkRGt Yq 这个差事就留给了holder自己。
9)8*FahW R:SIs\%o Vj?*=UL template < int Order >
hnH)Jy;> class holder;
Ky=(urAd template <>
pb,{$A class holder < 1 >
4Sd+"3M {
1Kp?bwh"u public :
o}5'v^"6, template < typename T >
TG""eC!E struct result_1
>\N$>"~a {
wY."Lw> 6 typedef T & result;
Ubn } ;
@G^j8Nl+J} template < typename T1, typename T2 >
:YkDn~@ struct result_2
M'pY-/. {
7{?lEQ&UE typedef T1 & result;
5%vP~vy_} } ;
sE(X:[Am template < typename T >
.D>A'r8U typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
\ x>NB {
}xpe return (T & )r;
g)2m$#T&s }
i4 y(H template < typename T1, typename T2 >
Lh8#I&x typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
t[L2'J.5 {
s?1-$|* return (T1 & )r1;
3<V.6'*k }
%D%e:se } ;
ua6*zop PW(_yB; template <>
?S;et2f class holder < 2 >
gDUoc*+h {
s (l+{b & public :
tSw~_s_V template < typename T >
>2!^ dT^D struct result_1
3|z;K,`Fw {
6
d{D3e[p^ typedef T & result;
Y9lbf_51 } ;
*,Aa9wa{ template < typename T1, typename T2 >
fSgGQ
D4 struct result_2
0
/D5 {
|\yDgs%EGy typedef T2 & result;
7z0;FW3>9 } ;
\`p |,j template < typename T >
X"]mR7k typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
'6Rs0__ {
:$) aMEq return (T & )r;
o
=jX }
5VY%o8xXa template < typename T1, typename T2 >
-NI@xJO4(; typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
&**.naSo {
RQ_#rYmT return (T2 & )r2;
~a0d.dU }
r;5 AY } ;
]VO,}
` 0^|$cvYiL }b\ipA,~ 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> >。
*(_ON$+3 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
-h.3M0 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
t 's5~ ]c~ rPi return l(i, j) = r(i, j);
n^I|}u\ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
'h+4zvI"8 sIQMUC[! return ( int & )i;
0Zp<=\!; return ( int & )j;
.*clY 最后执行i = j;
42H#n]Y 可见,参数被正确的选择了。
-qr:c9\px 'p{Y{
$Q E!oJ0*@ PT=2LZ !Dhfr{ 八. 中期总结
eQ4B5B%j/x 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:
\t7zMp 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
d,E/9y\e 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
kB!M[[t 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
aNh1e^j <jg
wdbT"6 jAK`96+D~b \)s 3]/"7 r]K0
]h@B 0v,`P4_k 九. 简化
YH:W] 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。
r>D[5B 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
>goAf`sqo 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:
V0wC@? 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
.(.G`aKnF +-*/&|^等
9Y*Vz QE 2. 返回引用。
kA->xjk =,各种复合赋值等
=V4_DJ(& 3. 返回固定类型。
vzT6G/ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
c_j)8 4. 原样返回。
WLA_YMlA operator,
I "+|cFq. 5. 返回解引用的类型。
62KW
HB9S operator*(单目)
>G -?e! 6. 返回地址。
MYW 4@# operator&(单目)
OYCFx2{ 7. 下表访问返回类型。
,4?|}xg operator[]
KfI$'F
#"/ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
3hpz.ISk operator<<和operator>>
Et[QcB3 hgMnO J OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
.<|4PG 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Y$DgL
h *1 eTf template < typename Left >
'3kL=( struct value_return
aABE= 9Y {
we@En
.>f template < typename T >
(Su2\x struct result_1
x[,wJzp\6 {
H'(o}cn7~ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
8`R}L } ;
`J;/=tf09 Zm'::+tl template < typename T1, typename T2 >
wBaFC\CW struct result_2
4~J1pcBno% {
/$N#_Xblr typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
JT+lWhy } ;
$1`t+0^k } ;
lKD< mf_9O H0Gp mKYW 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
"7u"d4h-:( H@bmLq 下面我们来剥离functor中的operator()
7'l{I'Z 首先operator里面的代码全是下面的形式:
x#xO { *d*;M> return l(t) op r(t)
|"(3]f\ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
7=[O6<+o return op l(t)
J!gWRw5 return op l(t1, t2)
_O71r}4 return l(t) op
2ZFKjj return l(t1, t2) op
T<~[vjA return l(t)[r(t)]
iZqFVr&JF return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
o+WrIAR .A f)y_ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
YSUH*i/% 单目: return f(l(t), r(t));
pzp"NKxi return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
J##X5'a3* 双目: return f(l(t));
C=f(NpyD6 return f(l(t1, t2));
NNrZb? 下面就是f的实现,以operator/为例
x@(f^P pt;Sk?-1 struct meta_divide
Gb)iB {
Ud?d. template < typename T1, typename T2 >
mI*>7? static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
vxfh1B& {
r}M4()9L return t1 / t2;
9'r3L)[ }
;DWp>jgy } ;
z Clm'X/ S:T>oFUot 这个工作可以让宏来做:
n`2"(7Wj 5/VB'N#7s #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
nylIP */ template < typename T1, typename T2 > \
A>,fG9pR static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Xg)FIaw]eT 以后可以直接用
dK`O,[} DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
?26[%% 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
3cQmxp2* (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
EJ|ZZYke! !ZcALtq Cjb p- 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
!ef)Ra-W V0&QEul template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
X-^Oz@.> class unary_op : public Rettype
8o!^ZOmU< {
d-2I_ )9 Left l;
qMj
e,Y public :
e?fjX- unary_op( const Left & l) : l(l) {}
KFrmH AxQ/ template < typename T >
yodrX&" typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
OnJSu
z>- {
P+l^Ep8P return FuncType::execute(l(t));
O&RHCR-\ }
1j-i nj` h$h`XBVZe; template < typename T1, typename T2 >
/]>{"sS( typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I>zn$d*0 {
h^X.e[ return FuncType::execute(l(t1, t2));
l3$?eGGM }
yUlQPrNX } ;
r>eXw5Pr7 XfDQx!gJ <]`2H}*U' 同样还可以申明一个binary_op
<GR: 5pJ% cjpl_}'L: template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
spDRQ_qq class binary_op : public Rettype
!ry+ r!" {
PQ|x?98 Left l;
:G)x+0u Right r;
4s2ex{$+MA public :
hkc_>F]Hx binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
aB_z4dqwU O&%T_Zk@@ template < typename T >
~hX'FV typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>b${rgCvQ {
tq93 2M4 return FuncType::execute(l(t), r(t));
M_uij$1- }
#&gy@!a~ t:n|0G( template < typename T1, typename T2 >
OOwJ3I >]> typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
q+Q)IVaU81 {
hY'%SV
p return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
;sJ2K"c }
<C xet~x } ;
W%:zvqg
v f>PU# D@B 7 {<lH%Tn 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
]d(}b>gR~( 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
$SgD|
9 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
hQeZI+ 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。
?uv%E*TU 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
2F]MzeW 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。。。
s os& 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
34+}u,= 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)
Fb-TCq1y# 下面是修改过的unary_op
>iV(8EgBS IA!Kpg
W template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
EeJ]>
1 class unary_op
lvffQ_t {
=Q/i<u Left l;
exvsf| zt6ep= public :
aP gG+tu $Q4b~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
RT9@&5>il ^)I:82"|? template < typename T >
d_hcv|% struct result_1
Aed"J5[a {
{F[Xe_=#" typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
%m`QnRX?D } ;
ij^!TY[0 -OxHQ template < typename T1, typename T2 >
a#=-Aj- struct result_2
=7>~u {
l{g(z! typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
> kT~X ,o } ;
c i>=45@J zq&lxySa template < typename T1, typename T2 >
b*i+uV? typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&kBs'P8> {
!8].Z"5J return OpClass::execute(lt(t1, t2));
=%`" }
zKr(Gt8 [x,&Gwa template < typename T >
K<(RVh typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}vIm C [ {
.}wir, return OpClass::execute(lt(t));
!NtY4O/ }
Y'9deX+ \8ZNXCP } ;
-D(!B56_ E83nEUs Cz%ih#^b 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
71InYIed 好啦,现在才真正完美了。
YoA$Gw2 现在在picker里面就可以这么添加了:
O&uOm:/( Pe.D[]S template < typename Right >
We2=|AB picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
TrW3@@}j {
R
>TtAm0N return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
@UX`9]-P }
l(W3|W#P 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。
vP!gLN]TV OJaU,vQ# (XQG"G%U6W Qd&j~cG@ so*7LM?ib> 十. bind
\9DTf:!4Z 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。
ececN{U/ 先来分析一下一段例子
=*I9qjla[? E;N8{Ye_ F(9T;F int foo( int x, int y) { return x - y;}
<Coh
&g_ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
v)06`G bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
l3,|r QD 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。
3 0Z;}<)9 我们来写个简单的。
P%c<0y"O:> 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
9^n
]qg^ 对于函数对象类的版本:
Z)<>d.
<_~`)t template < typename Func >
cl:YN]BK struct functor_trait
&x3y.}1 {
x8[8z^BV?e typedef typename Func::result_type result_type;
pH%K4bV)8 } ;
|NqQKot1 对于无参数函数的版本:
lz>hP e j~ /sO template < typename Ret >
#R$!| struct functor_trait < Ret ( * )() >
Nf1l{N {
{sLh=iK typedef Ret result_type;
he,T\}; } ;
\; ]~K6= 对于单参数函数的版本:
JG `QJ% PuWF:'w r template < typename Ret, typename V1 >
j,Y=GjfGM struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
W$W7U|Z9y+ {
tF4"28"h typedef Ret result_type;
z|Xl%8 } ;
LS`Gg7]S 对于双参数函数的版本:
oKUJB.PF P7n~Ui~U template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
]Q+Tm2{ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
<_5z^@N3$ {
?AEpg.9R- typedef Ret result_type;
R[b?kT-% } ;
AbB%osz}Ed 等等。。。
>. A{=? 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
2&M
8Wb# UX6-{
RP template < typename Func >
28-@Ga4 struct func_return
&Z?uK, 8 {
OtJS5A template < typename T >
iMSS8J struct result_1
# 8A|-u=3 {
6gv.n typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
(Q@+W|~ } ;
U;_;_ g)zy^aDf template < typename T1, typename T2 >
QS[%`-dR2 struct result_2
*N 't ; {
5%9&
7 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
^;'3(m= } ;
n`6vM4rM) } ;
v^vEaB )gE:@3 5i0<BZDTef 最后一个单参数binder就很容易写出来了
B!:(*lF _M?:N:e template < typename Func, typename aPicker >
}Vt5].TA class binder_1
B|8(}Ciqx {
{d)+a$qj Func fn;
{2,V3*NF aPicker pk;
LWY`J0/ public :
+f+\uObi: 1:-$mt_* template < typename T >
+m"iJW0 struct result_1
QDU^yVa_ {
7%X$6N-X typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
#/n\C } ;
|XQ!xFB '1d-N[ template < typename T1, typename T2 >
A2xORG&FD struct result_2
18Ty)7r' {
$
_ gMJ\{ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
wJ{M&n1H } ;
>4;A(s` ydpsPU?wj5 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
SgJQH7N zU(U^ template < typename T >
Ls9G:>'rR typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@+\OoOK<L {
l?ofr*U&-x return fn(pk(t));
es.`:^A }
2lQ'rnqS) template < typename T1, typename T2 >
rK];2[U typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u+hzCCwtR {
T\OLysc return fn(pk(t1, t2));
z*:^*, }
u ;I5n } ;
,#<"VU2 bC sC/T)q2 F$)Ki(mq 一目了然不是么?
t.NG]ejZ 最后实现bind
J|s4c`= #bnFR /QTGZb template < typename Func, typename aPicker >
~dC^| picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
$AoN,B> {
=\tg$ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
% nJ'r?+h }
07CGHAxJ` U:ZklDW 2个以上参数的bind可以同理实现。
#\w~(Nm- 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。
Rf7py ) ^}9Aq $R 十一. phoenix
[~ fJ/ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
vQztD_bX% `6UW?1_Z5 for_each(v.begin(), v.end(),
\ ddbqg?` (
*&LVn)@[` do_
Up`zVN59. [
]U]{5AA6 cout << _1 << " , "
gg5`\} ]
i4AmNRs .while_( -- _1),
C5F}*]E[y cout << var( " \n " )
hb`(d_= 7F )
$BCqz! 4K );
Si!W@Jm w+ bMDp 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:
]kR 93 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
U1dz:OG> operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
74QWGw`, 那么我们就照着这个思路来实现吧:
n
,`!yw iz>a0~(K pS9CtQqvgy template < typename Cond, typename Actor >
Ju+r@/y% class do_while
v]c1|?9p' {
$$`}b^, / Cond cd;
&%rXRP Actor act;
amOBUD5Ld` public :
SI U"cO4 template < typename T >
(m})V0/` struct result_1
3.
fIp5g {
om|M=/^ typedef int result_type;
Bx2E9/S3 } ;
Q']:k}y \3Ys8umKq do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
|0BmEF ,0;E_i7 template < typename T >
t/pHdxX*C7 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
rJ K~kKG {
&!a[rvtZ+ do
Jt@7y"< {
gQ h;4v act(t);
[[ HXOPaV }
)9==6p while (cd(t));
DtR-NzjB return 0 ;
pJ 1GB }
uG~%/7Qt{ } ;
'Q?nU^:F# IKH#[jW'IB 5Tkh6 s 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
=]E;wWC 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。
j?#S M!f 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。
e$fxC-sZ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
="z\ 下面就是产生这个functor的类:
f?[IwA` b2duC eLM_?9AZ!R template < typename Actor >
0(h *<g: class do_while_actor
j'I$F1>Te {
K'7i$bl% Actor act;
{C[<7ruF public :
mS6L6)] S do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
OANn!nZ. P.=&:ay7? template < typename Cond >
R@u6mMX{N, picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
jI[:` } ;
W_ngB[ Xq1n1_Z vH9/}w2 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Lr V)}1&5 最后,是那个do_
/!ux P~2U !zVuO*+ Ay22-/C|@ class do_while_invoker
V.>'\b/# {
mN!>BqvN public :
;N6L`| template < typename Actor >
Y6 ,< j| do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
~W_m<#K( {
#92:h6 return do_while_actor < Actor > (act);
1ki##v[ W8 }
8J7xs6@ } do_;
]@)X3}"! z
~T[%RjO 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
@_YlHe&W 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
-H#{[M8xX 最后来说说怎么处理break和continue
D/"[/! 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。
Zm4IN3FGLv 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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