一. 什么是Lambda
CSr{MF`]e 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
%T'?7^\> 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,
FVY,CeA. W U<#_by
g H7Y}qP5X C| Mh<,~E class filler
+V2a|uvEc {
rA`zuYo public :
LvWU
%? void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
GZZLX19sq } ;
|]GEJUWtCd '0t j2 ljiq +tT 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:
OzO_E8Kb\ ]XPGlM bx6@FKns} 7[D0n7B@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
C{!Czz.N ykM#EyN g,,cV+ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
_'I9rGlx3 '')G6-c/ H~ks"D1 M<ad>M 二. 战前分析
l$zNsf. 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
YvYav d 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
>F+:ej o8s&n3mY}y 6:B5PJq for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
A:D\!5= /* --------------------------------------------- */
*s%s|/ vector < int *> vp( 10 );
6,@M0CX transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
G!rcY5!J /* --------------------------------------------- */
'h81\SKFK9 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
>hQR /* --------------------------------------------- */
J&3;6I
& int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
3M@>kIT8 /* --------------------------------------------- */
+uT=Wb \ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
aLsGden| /* --------------------------------------------- */
Ix(4<s for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
dHp6G^Y k&~vVx Ey6K@@% %1=W#jz 看了之后,我们可以思考一些问题:
2X*epU_1h 1._1, _2是什么?
xDQ$Ui. 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。
I7uYsjh@u 2._1 = 1是在做什么?
}s)Z:6;(,q 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。
}K*ri 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。
PH7L#H^ gIRCJ=e[b S;t~"87v* 三. 动工
+?.,pq n<= 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
F;b|A`M Fj]S8wI 78.sf{I <5X@r#Lz template < typename T >
VtKN{sSnu class assignment
IK W!P1 {
0)P18n"$ T value;
C$tSsw?A public :
':>B%k assignment( const T & v) : value(v) {}
r!M2H{ template < typename T2 >
|SxEJ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
FdSa Ood8 } ;
lp9<j1Wl ALwuw^+ w+MdQ@'5 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
}`MO}Pz 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
l,X;<&-[ ;T_9;RU<'b AH7k|6ku<* fg1y@Dj/& class holder
p/:5bvA {
S1+#qs{5a public :
#>,cc?H- template < typename T >
1z`,*eD7 assignment < T > operator = ( const T & t) const
}UO,R~q~ {
D~y]d return assignment < T > (t);
JxvwquI }
[qXpi'q[ } ;
7d<v\=J} z=fag'fzM 1]<!Xuk^f 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
9F-k:hD | x)?\g{JH static holder _1;
ms{R|vU%b Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
oF>GWstTR =QC^7T for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
e"2QV vB 而不用手动写一个函数对象。
FjydEV zm"\D
vN) J{Ay( 7 dzE"m 四. 问题分析
\%C[l 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
yjr@v!o 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
l6WcnJ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
{L=[1 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
ku{aOV% 下面我们可以对这几个问题进行分析。
<- ?B# 9s!/y iP5 五. 问题1:一致性
nZT@d;]U9 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
|-mazvA 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
jgstx3 Jt)~h,68 struct holder
<2Q@^ {
Y/^<t'o& //
K$
&wO. template < typename T >
gP<_DEd^` T & operator ()( const T & r) const
f8 jaMn9o {
-hzza1DP return (T & )r;
Cb6MD }
S3_4i;K\ } ;
HDEG/k/~m Z~uKT n 这样的话assignment也必须相应改动:
br;G5^j3? 42u\Y_^ID template < typename Left, typename Right >
md`ToU class assignment
aYgJTep>r {
8F*
WT|] Left l;
wgyO% Right r;
V4-=Ni]k public :
`[KhG)Y7t assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
TH|hrL;:8 template < typename T2 >
QdTe!f| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
AH`15k_i } ;
</X"*G't rTm{-b)r 同时,holder的operator=也需要改动:
["F,|e{y$ 9yh@_~rZ template < typename T >
zFn&~lFB assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
.ndQ(B {
LC{hoq\ return assignment < holder, T > ( * this , t);
FNuu ',: }
8x"d/D MT`gr 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。
(HI%C@e9 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
_Pkh`}W: 9qDGxW
'1 return l(rhs) = r;
Dkb&/k:) 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。
2FzS_\":I 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
RV`j>1 {H V,2-z template < typename Tp >
RuZ;hnE& class constant_t
CiuN26> {
}#8uXA const Tp t;
m'tk#C public :
50&F#v%YB constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
+][P*/ Ek template < typename T >
gcxk'd const Tp & operator ()( const T & r) const
dmz3O(]$ {
YZl%JX return t;
,7P^]V1 }
!P$xh } ;
zRu`[b3u< dLf8w>i`T 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
tTH%YtG 下面就可以修改holder的operator=了
2-0cB$W+ )^H9C"7T template < typename T >
Aa>gN assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
\NU[DHrMP {
l;A_Aii( return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
m;f?}z_\$ }
}qhK.e wF8\ 同时也要修改assignment的operator()
j\f$r,4 *]WXM.R8 template < typename T2 >
~C/KA6H T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
od1omYsR 现在代码看起来就很一致了。
Fz&ilB 0@lC5-= 六. 问题2:链式操作
7[BL 1HI* 现在让我们来看看如何处理链式操作。
f9UaAdJ( 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
"5:f{GfO#v 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。
)V3(nZY 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。
h(Ed% 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
5iddB $ V1)P=?%(US template < typename T >
lmKq xs4 struct result_1
\!Zh= "hN {
2j7d$y*' typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
%J7mZB9 } ;
v8bl-9DQ @z)tC@ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
""3m!qn# "jO3Y/>S template < typename T >
@O}j:b struct ref
sLdUrD% {
o?K|[gNi typedef T & reference;
~e77w\Q0 } ;
otf%kG w template < typename T >
m}[~A@qD struct ref < T &>
N5s|a5 {
/Jf`x>eiH typedef T & reference;
i
`QK'=h[ } ;
C2rj ]t 7.
9s.* 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
;K\N C6UMc}
9h template < typename T >
}<ONx g6Kb typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
l$VxE'&LQ {
w2N3+Tkg return l(t) = r(t);
ClMtl59 }
*C@[5#CA2z 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。
iW1ih QX 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
A?D"j7JD=L 0t COb9 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
.(7C)P{.0 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
0IgnpeA] _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
r@[VY g~ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
_Sgk^i3v 最后的布局是:
Uc_`Eh3y Add
Fy@#r+PgWp / \
nj^q@h Divide 5
ccn`f]5w / \
*76viqY;dE _1 3
_lPl)8k 似乎一切都解决了?不。
?3,64[ 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。
4nII/cPG 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。
z[\W\g*|ri 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:
FW)^O%2s ~"q,<t template < typename Right >
37O#aJ,K assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Uty(sDtu Right & rt) const
{8#N7(%z {
`+hy#1] return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Stw+Dm\! }
ok3 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
a|P~LMPM 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。
YKe0:cWc 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。
85|95P.< 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。
+# RlX3P 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。
cl8_rt 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?
oBj>9I; 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:
NB+$ym 5G'&9{oB template < class Action >
1R2o6`_ class picker : public Action
/%uZKGP {
#OD@q; public :
!
[|vx!p picker( const Action & act) : Action(act) {}
]~\SR0 // all the operator overloaded
hr<7l
C } ;
)-.Cne;n ,dZ#,< Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
^%oG8z,L 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
LZQFj/,Jg 20/P M9 template < typename Right >
i|c`M/) h: picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
ST:
v3* {
JMirz~%ib return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
pY)j0tdd }
y'_V/w s RD6h=n4B Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
s3Krob`C5 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
!$p2z_n$@. 9B+ zJ Vte template < typename T > struct picker_maker
^p"4)6p-W {
KkdG.c' typedef picker < constant_t < T > > result;
uP%axys } ;
^<>Jw%H template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
y\)G7
( {
us\%BxxI9 typedef picker < T > result;
}_a+X } ;
PTzp;. 'YZI>V* 下面总的结构就有了:
vZ[$H functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
ZVdsxo< picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
.7pGx*WH^Y picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
/$FXg;h9$ 至此链式操作完美实现。
4-]Do? 5vs`uUzr b`h%W"|2L 七. 问题3
$Yx6#m}[M 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
FXOT+9bg iot.E%G template < typename T1, typename T2 >
RwAbIXG{0 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Yg=E@F
{
Z:_m}Ya| return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
jiA5oX^g }
;Cr_NP[8|j L.09\1?.n 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
kyW6S+ #- +A8=R%&b)[ template < typename T1, typename T2 >
Kk!6B struct result_2
%rpR-}j {
1<LC8?wt typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
l zfD)TWb } ;
' "ZRD_" )l+XD I 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
&YT_#M 这个差事就留给了holder自己。
?ID* /u|X N?qIpv/a. .sd B3x template < int Order >
nB cp7e class holder;
";wyNpb( template <>
2
) TG class holder < 1 >
CrnB{Z4L {
OW+ e_im} public :
v}7@CP]nV template < typename T >
P]pmt1a struct result_1
O"
%Hprx {
RGT_}ni typedef T & result;
8w)e/*:j } ;
98ca[.ui template < typename T1, typename T2 >
6#E]zmXO2 struct result_2
La`h$=#` {
wzD\8_;6N typedef T1 & result;
2}^+]5 } ;
JQ*D template < typename T >
GN\8![J typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
E4Y"X {
-'80>[}q/ return (T & )r;
7<h.KZPc }
ixOEdQ template < typename T1, typename T2 >
eQ$N:] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
' 2>l {
84iJ[Fq{ return (T1 & )r1;
Z:I*y7V- }
>j&1?M2C } ;
~_ *H)| 9aT L22U? template <>
%lXbCE:[ class holder < 2 >
7<^'DOs {
n`P`yb\f$ public :
T1l&B template < typename T >
W;^N8ap% struct result_1
(FM4 ^#6 {
@q,)fBZq typedef T & result;
Q2*/`L}m\ } ;
N1PECLS? template < typename T1, typename T2 >
y&7YJx struct result_2
.j:i&j( {
joe9.{ typedef T2 & result;
2*+3RrJ } ;
JYPxd~T/- template < typename T >
$np=eT) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
T}UT7W| {
.FuA;:@%\ return (T & )r;
a lrt*V|= }
K6E}";; template < typename T1, typename T2 >
d{W}p~UbH typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
|-|jf {
"hW(S return (T2 & )r2;
Z,3 CC \ }
<lFdexH"T } ;
W3^.5I |,3l`o
k 7krh4 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> >。
EY]a6@; 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
:JR<SFjm 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
for{ sN-oEqS return l(i, j) = r(i, j);
]5N zK=2{ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Z
#EvRC 9x(}F<L return ( int & )i;
[ dGO,ndE return ( int & )j;
"r@G@pe 最后执行i = j;
M^uU4My 可见,参数被正确的选择了。
8zAg;b[ 9X3yp:>V \4aKLr Y:wF5pp; !#. \QU| 八. 中期总结
sv'
Gt1&"Z 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:
i!L;? `F{ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
(Q'U@{s 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
L7m`HVCt& 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
JPLI
@zX^ 7ZQ'h3K c -w0 2\5cjdy n? ]f@O R !Vb,zQ 九. 简化
C,.-Q"juH 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。
mk\i}U>` 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
_e_4Q)z-a 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:
x:qr \Rz 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
H-Pq!9[DB +-*/&|^等
AQe!Sqg' 2. 返回引用。
lj*8mS/;h =,各种复合赋值等
X($6IL6m 3. 返回固定类型。
Ih()/( 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
;,dkJ7M 4. 原样返回。
iOll WkF operator,
[%jxf\9jJ_ 5. 返回解引用的类型。
FOSbe] operator*(单目)
)
oxIzF 6. 返回地址。
QNb>rLj52 operator&(单目)
K@6`-|I 7. 下表访问返回类型。
dnwdFsf operator[]
O4E(R?wd 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
l~['[Ub0) operator<<和operator>>
YN^T$,* {S*!B 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。
6Hwxx5>r 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
D
M}s0O$0 0Z,{s158L template < typename Left >
O~6Q;q P struct value_return
8)Zk24:])_ {
AFm,CINa template < typename T >
XIRR Al(, struct result_1
H*rx{ F? {
p qeL%="p; typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
wLUF v(&C } ;
5z~\5x >t0%?wj)Y template < typename T1, typename T2 >
]~8v^A7u struct result_2
a.DX%C/5 {
7@IFp~6<qK typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
-w ~(3( } ;
Q&PB]D{ } ;
MRs,l' $/paEn" _88QgThb 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Y\p$SN FsY(02 下面我们来剥离functor中的operator()
qg4fR' i 首先operator里面的代码全是下面的形式:
7 2,"Cj l4 "\) ]; return l(t) op r(t)
Y208b?=9w return l(t1, t2) op r(t1, t2)
SdxY>; return op l(t)
l{5O5%\, return op l(t1, t2)
4\6:\ return l(t) op
q^*6C[G B return l(t1, t2) op
ej52AK7 return l(t)[r(t)]
4LsHs return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
s}ADk-7 JKy#j g:# 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:
ue6d~8& 单目: return f(l(t), r(t));
VNj@5s return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
]'k[u 双目: return f(l(t));
C(o.Cy6 return f(l(t1, t2));
8%ik853` 下面就是f的实现,以operator/为例
b+@D_E-RJ IqUp4} struct meta_divide
RqLNp?V% {
8QF2^*RZ7z template < typename T1, typename T2 >
*QH[,F`I static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
8bOT*^b$H {
V7C1FV2 return t1 / t2;
:6lwO%=F }
yU7I;]YP } ;
sx5r(0Z SY1GR n 这个工作可以让宏来做:
w^{!U =IHje;s #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
7tgFDLA template < typename T1, typename T2 > \
O-PdM`mqW static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
[bjN
f2 以后可以直接用
<'&F;5F3V DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
hS:jBp, 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
+.@c{5J< (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
V"#Jk!k9k Au5rR>W 6peyh_ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
2\0Oji\6 (A{NF( template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
1b3( class unary_op : public Rettype
iF9_b {
1h=D4yN Left l;
z(H?VfJo public :
q4ipumy* unary_op( const Left & l) : l(l) {}
l}}UFEA^ *eUc.MX6x template < typename T >
.Xd0
Q=1h typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8!zbF<W9 {
mp\%M
1< return FuncType::execute(l(t));
c+2%rh1 }
-$YJfQE6G XmWlv{T+ template < typename T1, typename T2 >
S|K}k:v8 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A#DR9Eq {
%0XvJF)s return FuncType::execute(l(t1, t2));
\c7>:DH }
tln1eN((q } ;
6OB" , M"U OgS vM4<d> 同样还可以申明一个binary_op
64U6C *w+ >85zQ
1aL template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
?QpNjsF class binary_op : public Rettype
S~3\3qt$ {
ZHkw6@| Left l;
`Ko[r
R+
Right r;
}c|U X
ZW public :
Y=2Un).& binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
JsQ6l%9 kX2d7yQZz template < typename T >
l,d, T typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6RK\}@^=K {
"!Lkp2\ return FuncType::execute(l(t), r(t));
:a3xvN-l }
E5UcZ7 <1@
(ioPH template < typename T1, typename T2 >
GGnp Pp typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(V?@?25 {
usOx=^?= return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
P5?<_x0v4b }
>ttuum12w } ;
Acu@[I^ yn~P{}68 ddDS=OfH 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
lS9n@ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
NK/4OAt% DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
wss?|XCI 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。
SUE
~rb 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
$<w)j! 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
=u|~
<zQw 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
9DE)S)e8 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
^M[P-#X_ 下面是修改过的unary_op
&88oB6$D^q ?+`xe{k template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
D7Zm2Kj class unary_op
(E!!pz {
Z'M`}3O Left l;
5 DFZ^~ &Lt@} 7$8 public :
C2/}d? bki h6M;0_' unary_op( const Left & l) : l(l) {}
,]$A\+m' 3f&|h^\nD template < typename T >
*%A}x struct result_1
k4y}&?$B {
rK|*hcy typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
va,~w(G } ;
'HaD~pa J?Iq9f template < typename T1, typename T2 >
L`3n2DEBf struct result_2
`&*bM0(J {
wk[
wNIu typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
:&yDqoQKJ } ;
^:cRp9l"7 -cfx2;68 template < typename T1, typename T2 >
MCYl{uH! typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<Ar$v'W=F{ {
+)/Uu3"= return OpClass::execute(lt(t1, t2));
{#hVD4$b }
E%3TP_B3 7z'ha? template < typename T >
Ade}g' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5w<A;f {
L
*Y|ey return OpClass::execute(lt(t));
U[||~FW' }
$0qMQ%P =NDOS{($ } ;
pP.'wSj DW2>&| Mv|!2 [: 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
eOY^$#Y 好啦,现在才真正完美了。
!% S4n 现在在picker里面就可以这么添加了:
}ugxN0 d2jr8U template < typename Right >
5*G%IR@@LK picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
:zp`6l {
"H+,E_&( return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
ijW7c+yd }
*g$i5!yM' 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。
<P4FzK oU+F3b}5p Ly #_?\bn S/gm.?$V n=!uNu7 十. bind
/QxlGfNZ 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。
h9CIZU[Nh 先来分析一下一段例子
+^ yq;z *'8Ln tZf <nzN $"%
int foo( int x, int y) { return x - y;}
Oh; Jw bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
<kc#thL bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
yyP-=Lhmo= 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
iRw&49 我们来写个简单的。
};katqzEg 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
x;#zs64f 对于函数对象类的版本:
z2 hFn& qqOFr!)g template < typename Func >
~5OL6Bi-q struct functor_trait
ai-n z-; {
|jG~,{ typedef typename Func::result_type result_type;
1oY^]OD]W } ;
HW[L[&/ 对于无参数函数的版本:
*e{PxaF!C LU2waq}VA template < typename Ret >
p3]Q^KFS struct functor_trait < Ret ( * )() >
l-O$ m {
l] !B#{ typedef Ret result_type;
pv# 2]v } ;
0A[e sWmP 对于单参数函数的版本:
#kcSQ' >k(MUmhX template < typename Ret, typename V1 >
H^AE|U*-G struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
7P**:b {
<$i4?)f( typedef Ret result_type;
< bUe/m } ;
,+1m`9} 对于双参数函数的版本:
X.#oEmA,P ;L"!I3dM) template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
|:[9O`U)s struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Zi
ESlf$ {
?IhB-fd>@ typedef Ret result_type;
:td ~g;w } ;
N4{nG,Mo] 等等。。。
s] au/T6b 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
4IsG=7 Fo|xzLm9*| template < typename Func >
jna;0) struct func_return
07_oP(;jT {
GDhM<bVqM* template < typename T >
U@-2Q= struct result_1
M\2"gT-LV {
WxUxc75 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
8l+H"M&| } ;
B$a-og( 8OFj0S1r` template < typename T1, typename T2 >
\:_3i\2p struct result_2
4^Rd{'mt {
1{PG>W typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
nHst/5dA } ;
< n?=|g } ;
cy3Td28, EbK0j? &t}?2>: 最后一个单参数binder就很容易写出来了
c$H+g,7xQ- p]gT&[iJ template < typename Func, typename aPicker >
:E_a0!' class binder_1
F4C!CUI {
veh
5}2 Func fn;
}*wLEa aPicker pk;
{^ec(EsO# public :
3YL
l;TP_ *dsX#Iz
template < typename T >
1y5Ex:JVZT struct result_1
~(X(& {
I0Ia6w9 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
?ny= } ;
uh3)0.nR xBM>u,0.F template < typename T1, typename T2 >
4_=Ja2v8;` struct result_2
nWYCh7 {
%JL];
4' typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
KtN&,C )lJ } ;
w=_Jc8/. U~f4e7x*O binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
i!H!;z# I-@?guZ r template < typename T >
Y "jE' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.zj0Jy8N {
E4%j. return fn(pk(t));
X(AN)&L[ }
4[2_,9} template < typename T1, typename T2 >
K 1#ji*Tp typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Tx>K:`oB {
EtJ8^[u2J return fn(pk(t1, t2));
Ao.\ }
$95~5]-nh } ;
blt'={Z?.x 8*a),
3aK pbk$o{$`W 一目了然不是么?
xTV{^=\rS 最后实现bind
p.K*UP *VeW?mY,P <=um1P3X template < typename Func, typename aPicker >
%&blJ6b picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
I["j=r {
Qu\@Y[eia5 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
l?q qqB }
'-PC7"o hf<J
\ 2个以上参数的bind可以同理实现。
QfpuZEUK 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Hh[Tw&J4 ]!"S+gT*C 十一. phoenix
Y%`SHe7M Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
1T|$BK@) 4`v!Z#e/aX for_each(v.begin(), v.end(),
LDj<?' (
&)9{HRP do_
hlbvt-C?}" [
WrGK \Vw[ cout << _1 << " , "
TpfZ>d2 ]
Ty4S~ClO#' .while_( -- _1),
WCq
/c6 D cout << var( " \n " )
.IrNa>J~ )
4vZ4/#(x );
N3A<:%s 9(_{`2R8 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:
eny/
fm 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
^_5|BT@ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
&Z("D7.G 那么我们就照着这个思路来实现吧:
n{5NNV6 m?CZQq, P
}7zE3V template < typename Cond, typename Actor >
2b@tj
5 class do_while
g}xQ6rd {
_k66Mkd#b Cond cd;
s4LO&STh{ Actor act;
rxZi8w>} public :
qv2!grp]*W template < typename T >
~qVz)< struct result_1
PO-"M)M {
5p"BD'^: typedef int result_type;
Zk-~ar } ;
hlJpElYf IzLF'F do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
A$/\1282 :%rS
=f template < typename T >
rfcN/:k typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
lHfe<j] {
i\?*=\a do
??qq: `s {
k) \gWPH act(t);
*s4\\Wb= }
a>mMvc" while (cd(t));
@\P4/+"9 return 0 ;
*<4Em{rZ5 }
q?j|K|%
} ;
`{K_/Cit oDB`iiBXQ .i"W8~<e 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Qt>>$3]!! 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
?V(^YFzZ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
9/ovKpY 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
R3.*dqo$ 下面就是产生这个functor的类:
`8_z!) CON0E~" )Di \_/G template < typename Actor >
L5fuM]G` class do_while_actor
kyw/LE3$- {
Of}|ib^t Actor act;
< B g8,; public :
/*)Tl do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
H U+ I W
!}{$ template < typename Cond >
B~o-l* picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
!p"aAZT7sq } ;
_`-1aA&n~ l1=JrpCan d'
>>E 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
gN6rp(?y 最后,是那个do_
X"MU3] ->{d`-}m' zy'D!db`Z class do_while_invoker
&}6KPA; {
sq /]wzT: public :
eet Q}] template < typename Actor >
Q4* -wF-P do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
dP2irC%f8 {
TCKu,}s return do_while_actor < Actor > (act);
@Yw,nQE)b }
`\u;K9S6 } do_;
G bP!9I [V8fu
qE> 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
M\<w#wZ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
H].y w9 最后来说说怎么处理break和continue
$(pF;_W 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。
+UN <Zp7I/ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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