一. 什么是Lambda
M61xPq8y5 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
wLH>:yKUU 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,
~O0 $Suv y/{fX(aV )3}9K
^jS ZRB)uA)5= class filler
nI-w}NQ {
g"DG]/ev public :
*boR`[Ond void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
SiRaFj4s" } ;
KIf dafRL gMmaK0uhS eS\Vib 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
Y'S%O/$ -q1??u 5h-SCB>P Y0@"fU35 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
GqvpA#
i '&tG?gb& zuad~%D<I 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
85:=4N% XbKYiy r&JgLC( 4y?n
[/M/ 二. 战前分析
u(>^3PJ+ 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。
p!7FpxZY 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
XB^'K2 ,{u
yG: <I\/n<* for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Uw. `7b>B /* --------------------------------------------- */
nbD*x| vector < int *> vp( 10 );
3vN_p$ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
^R7lom. /* --------------------------------------------- */
rdP[<Y9 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
:'-/NtV)o? /* --------------------------------------------- */
gjwn7_ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
^e _hLX\SW /* --------------------------------------------- */
x7&B$.>3 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
@s;;O\ /* --------------------------------------------- */
H?vdr:WlTN for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
IqaT?+O\?r 3*"WG O5 {0wIR_dGX XkE`U5. 看了之后,我们可以思考一些问题:
JV^=v@Z3 1._1, _2是什么?
rNWw?_H-H( 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。
$oID(P 2._1 = 1是在做什么?
| `2RShu 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。
!}#8)?p 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。
q]ku5A\y kW Ml EReZkvseC 三. 动工
3tIVXtUCUk 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
@]%IK(| &tLgG4pd #uG%j kX7C3qdmt template < typename T >
WYm\)@ class assignment
nLZTK&7} {
pk$l+sNZ= T value;
SumF
2 public :
rxvx assignment( const T & v) : value(v) {}
{l1.2! template < typename T2 >
ifMRryN4 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
2>xF){` } ;
np"\19^ X;
\+<LE &ZlVWK~v 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
=vCY?I$P 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
zII|9y SuJ aL-; u^+7hkk C\Wmq
[ class holder
}_M~2L?i {
~ ?Qe?hB public :
S}m)OmrmA template < typename T >
YW,tCtI0_ assignment < T > operator = ( const T & t) const
Cx@);4arj {
UJAv`yjG return assignment < T > (t);
1y@i}<9F }
]b:Lo } ;
abmYA# 17%,7P9pg Pe_W;q. 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:
wtQ++l%{G \R9(x]nZ% static holder _1;
z1 |TC Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
v!-/&}W)1 36&e.3/# for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
B:yGS*.tu 而不用手动写一个函数对象。
;s = l52 J@HtoTDO3 Q2w_X8 -n~1C{< 四. 问题分析
ios&n)W& 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。
WtsFz*`)y 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。
r4b 6 c 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
7?!d^$B 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
ed{ -/l~j 下面我们可以对这几个问题进行分析。
z [}v{ .]Y$o^mf 五. 问题1:一致性
bivuqKA 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?|
MO]F1E?X 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
6RU~"C #>("CAB02T struct holder
~|DUt {
UawyDs //
YlJ@XpKM template < typename T >
lV3x *4O= T & operator ()( const T & r) const
e{'BAj {
Fc)@,/R"v return (T & )r;
\g`\`e53? }
d=$Mim } ;
Z!a=dnwHz PfAgM1 这样的话assignment也必须相应改动:
7FP*oN? $D~0~gn~ template < typename Left, typename Right >
jE.N ev/ class assignment
Ws3)gvpPA {
1Z/(G1 Left l;
13$%,q) Right r;
g]l''7G public :
cN-?l7 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
gS!:+G% template < typename T2 >
t9GR69v:? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
^,lIK+#Elz } ;
n:I,PS0H< c)6m$5] 同时,holder的operator=也需要改动:
^KnU4sD .O5Z8 p template < typename T >
kUL'1!j7 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
RtkEGxw*^ {
Y#ap* return assignment < holder, T > ( * this , t);
:DK {Vg6 }
8?B!2 !]A 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
"b~+;<}Q 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
r Xt}6[S g>E LGG|Q return l(rhs) = r;
TM__I\+Q 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
n$A9_cHF7 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
imhwY#D M!siK2 template < typename Tp >
58}U^IW class constant_t
6IN
e@ {
wQ:)KjhHH const Tp t;
p}}R-D&K public :
x xHY+(m constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
'|6]_ template < typename T >
<VMGTBVQ const Tp & operator ()( const T & r) const
_b
pP50Cu {
XAD- 'i return t;
t4."/.=+ }
9R!atPz9 } ;
1fp? VD;01"#' 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
)J o:pkM 下面就可以修改holder的operator=了
F>SRs =_ Co9^OF-k template < typename T >
;>%r9pz ~ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
(R,#a *CV {
@o].He@L<j return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
B-RjMxX4> }
].avItg Ko| d+ 同时也要修改assignment的operator()
np|Sy;: M><yGaaX/ template < typename T2 >
`$Y.Y5mGtJ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
nUaJzPl 现在代码看起来就很一致了。
^)/0yB g i3F`
m 六. 问题2:链式操作
v4!VrI 现在让我们来看看如何处理链式操作。
%"i(K@ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
d(ZO6Nr Q 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
^`i#$ 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。
z#9aP&8 Q 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
(q/e1L-S O#4&8>;= template < typename T >
i'<[DjMDlm struct result_1
: g7@PJND {
+q<jAW A typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
^do9*YejX; } ;
#"6Qj'/h tH@Erh|% 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:
^cC,.Fdw {S]}.7`l9( template < typename T >
93>jr<A struct ref
*g "Nq+i@ {
1/B>XkCJ typedef T & reference;
U7,e/?a } ;
|w~nVRb template < typename T >
ZoW?nxY struct ref < T &>
AG
nxYV"p {
vQG5*pR*w typedef T & reference;
|u% )gk } ;
Bpo4?nCl} 5:[0z5Hww 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
*uRBzO} ]"As1" template < typename T >
r.=K~A typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
R{`(c/%8 {
6?gW-1mY return l(t) = r(t);
q4h]o^ + }
x3=A:}t8 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。
8.1c?S 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
'T;P;:!\ _IHV7*u{; 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
HQ_Ok` _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
^rR1ZVY _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
v|,1[i{ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
_#E0g'3 最后的布局是:
{GT*ZU* Add
lWk>z; d / \
\##zR_% Divide 5
B N5[,J / \
tyDU
@M _1 3
h|9L5 似乎一切都解决了?不。
RZ?jJm$ 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。
\[i1JG 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。
`,*3[ 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:
CT<7mi! 8}x:`vDK template < typename Right >
tmYz R%i assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
y3Qsv Right & rt) const
hp50J {
e(;,`L\* return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
z]y.W`i }
~8Fk(E_ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
=!A_^;NQf 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。
Z9ZPr?C= 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。
+4~_Ei[i 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。
Q~]uC2Mw 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。
F`W?II? 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?
c9
eM/*: 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:
T@B/xAq5! U[-o> W# template < class Action >
9MJG;+B~ class picker : public Action
H [\o RId {
oG?Xk%7&\ public :
_Kf% \xg picker( const Action & act) : Action(act) {}
9wUkh}s // all the operator overloaded
<?.&^|kS } ;
rl;~pO5R9 yjX9oxhtL 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。
(_]~wi-, 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:
A2Ed0|B y ',@3>T** template < typename Right >
`:KY\ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
>Eto(
y"q {
&-6Gc;f8 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
2 c{34: }
ORw,)l `cUl7 'j Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
AM \'RHL 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。
qS$Ox?Bw#u (NU
NHxi5B template < typename T > struct picker_maker
!>&o01i {
`5.'_3 typedef picker < constant_t < T > > result;
Qx#"q '2 } ;
=z69e%. template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
`p-cSxR_ {
%p=M; typedef picker < T > result;
} 9Eg=%0v } ;
:Yh+>c}N UKvW Jnz 下面总的结构就有了:
}B+C~@j functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
"Ac-tzhE picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
DV-d(@`K picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
%s|Ely) 至此链式操作完美实现。
?Ep [M:,q K=k"a n
M*%o- 七. 问题3
}2.`N%[ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
/nNN,hz J=I:CD% template < typename T1, typename T2 >
Y"aJur=` ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xsbE TP? {
WPMSm<[ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
)9`qG:b' }
KL57#gV AJ`h9%B 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
BM
.~ 5\ JIOR4' 9 template < typename T1, typename T2 >
06Sceq struct result_2
v%z=ysA {
ChPmX+.i_ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Be2DN5) } ;
[D4SW# "$^ ~!1~ 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?
%_W)~Pv{+ 这个差事就留给了holder自己。
u cW-I;" kfY}S DU/] template < int Order >
)_S(UVI5 class holder;
9IfmW^0 template <>
N
+_t-5 class holder < 1 >
c9u`!'g`i {
| rtD.,m public :
Yu^4VXp~M% template < typename T >
Vaw+.sG`AP struct result_1
mnX2a {
7WS p($ typedef T & result;
%RRNJf}z } ;
G@X% +$I template < typename T1, typename T2 >
BG]#o|KW struct result_2
YfKdR"i+. {
8^+%I/S$ typedef T1 & result;
WO>nIo5Y } ;
D8?Vn" template < typename T >
s$`0yGmQ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
CxW>~O: {
c]o'xd,T8\ return (T & )r;
T_5H&;a }
D.u{~ template < typename T1, typename T2 >
mL{6L? typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
"&?kC2Y| {
^A&1^B return (T1 & )r1;
q{LF>Wi }
G}raA% } ;
Z0", !6nS R.1.)P[ template <>
+lcbi class holder < 2 >
4p;`C {
-- 95Jz public :
qt"m template < typename T >
MH\dC9%p struct result_1
\V~eVf;~ {
Moza".fiN typedef T & result;
H40p86@M } ;
XK@E;Rv template < typename T1, typename T2 >
HBXOjr<,{ struct result_2
3;{kJQ {
v$wIm, j typedef T2 & result;
;'@9[N9 } ;
<<5(0#y# template < typename T >
U$A]8NZ$S typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
^k">A:E2 {
#h
]g?*}OJ return (T & )r;
Y]2A&0 }
qfm|@v|De5 template < typename T1, typename T2 >
n 0L^e typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
/7F:T[ {
_Q 4)X)F return (T2 & )r2;
YPk fx }
_A9AEi'. } ;
N S[l/0F& d{3QP5 }|NCboM^_ 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> >。
`1fY)d^ZS 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
e6$W Qd`O 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
y_-0tI\J o3P${Rq return l(i, j) = r(i, j);
h3
}OX{k 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
?%[@Qb=2 c`w}|d]mC return ( int & )i;
4vB<fPN return ( int & )j;
7;wd(8 最后执行i = j;
`|&O*` 可见,参数被正确的选择了。
@lr ztM A$0fKko Pu$Tk| ;85>xHK ]Q)OL 八. 中期总结
DsCcK3 k 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:
uz
jU2 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
c 3)jccWTc 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
R!gEwTk 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
)1`0PJoHE j'"J%e] .p"
xVfi6 $DaNbLV r52gn(, 6mxfLlZ 九. 简化
00~mOK;1 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
9EibIOD^/ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
I:1C8*/ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
`7V]y- 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
M-Y_ Wb3 +-*/&|^等
!wh8'X* 2. 返回引用。
=MDysb&: =,各种复合赋值等
],Do6
@M- 3. 返回固定类型。
P{lB50 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
sWnLEw 4. 原样返回。
;+hH operator,
v;D~Pa 5. 返回解引用的类型。
K`fuf= operator*(单目)
=$JET<( 6. 返回地址。
)=_,O=z$K operator&(单目)
HvJs1)Wo& 7. 下表访问返回类型。
_
*Pf operator[]
+Q"4Migbe@ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
VQOezQs\ operator<<和operator>>
>@
. &Hs!:43E-< OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
3{sVVq5Y 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
T'Dv.h _ZSR.w}j/ template < typename Left >
wgGl[_) struct value_return
Y\g3hM {
pG;U2wE template < typename T >
3"~!nn0; struct result_1
&E5g3lf {
t&e{_|i#+ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
%YqEzlzF } ;
p947w,1![ gT6jYQ template < typename T1, typename T2 >
Ok=hT|}Y struct result_2
5M*:}* {
Wt~BU. typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
\ta?b!Y),? } ;
JYHl,HH#z } ;
SSMHoJGm J)p
l|I -=\c_\ O 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
j3E7zRm] \ LyFN.2qw 下面我们来剥离functor中的operator()
V1B5w_^>h' 首先operator里面的代码全是下面的形式:
p9{mS7R9T >(t6.= return l(t) op r(t)
89(Q1R ?: return l(t1, t2) op r(t1, t2)
ds[| return op l(t)
d5:c^` return op l(t1, t2)
j*r{2f4Rt return l(t) op
!'*-$e return l(t1, t2) op
*VxgARIL return l(t)[r(t)]
i?^L/b`H return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
T{[=oH+ WCixKYq 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:
]>Es4 s 单目: return f(l(t), r(t));
^.QzQ1=D return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
k~1?VQ+?M 双目: return f(l(t));
>}6%#CAf return f(l(t1, t2));
3L}A3de' 下面就是f的实现,以operator/为例
St*h>V6 PB\x3pV!} struct meta_divide
u.xnO cOH! {
\(2sW^fY template < typename T1, typename T2 >
sD#.Oq4&]y static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
oW6XF-yM {
40m -ch6Q return t1 / t2;
^Xh^xL2cn }
v mk2{f,g } ;
nZYBE030 TAW/zpps$ 这个工作可以让宏来做:
7WZ+T"O{I ePo}y])2 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
{9q4)R}G template < typename T1, typename T2 > \
k~nBiV static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
k~w*W X' 以后可以直接用
]~3V}z,T* DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
-6B4sZpzD 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
r mg}N (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。。。)
7J<5f) QhJiB%M Wvf
^N( 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
o!A+&{ E hMNap}5" template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
z-)O9PV class unary_op : public Rettype
Lw>N rY(Y {
BnasI;yWb Left l;
#S"nF@ public :
*gWwALGo5 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
?.BC#S)q1 p0vVkdd template < typename T >
c5GuM|*7 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:"/d|i`T {
;NITc return FuncType::execute(l(t));
9'bwWBf7 }
R8'RA%O9J Ds:'Lb template < typename T1, typename T2 >
rFL;'Cj@ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P/_['7 {
j&qub_j"xX return FuncType::execute(l(t1, t2));
}*]-jWt1J\ }
gRcQt : } ;
Rnq7LGy )+9Uoe~6 $~T4hv : 同样还可以申明一个binary_op
<wD-qT W
[/8%3 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
S 30%)<W class binary_op : public Rettype
|&i<bqLw: {
{"KMs[M Left l;
7-fb.V9 Right r;
kE1TP]| public :
}k.Z~1y binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
>fQMXfoY *\F~[ template < typename T >
m ~$v;?i typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X!EP$! {
8YSAf+{FtK return FuncType::execute(l(t), r(t));
R0*|Lo$6 }
X#^[<5 LZxNAua template < typename T1, typename T2 >
om:VFs\U typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"VMz]ybi^ {
6(-N FnT return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
K[zVa }
bV3|6]k^ } ;
KoT%Mfu FfT`;j .8JTe0 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
5\VWC I 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
c@L< Z` u DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
;Q`lNFa 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
a0H+.W+] 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
67FWa 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
7WzxA=*# 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
)zDCu` 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
4;2uW#dG" 下面是修改过的unary_op
[j+sC* PLBrP template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
O*P.]d class unary_op
5*u+q2\F {
=>~:<X., Left l;
E|shs=I 8P\Zo8}v public :
`C'H.g\>2Q j8:\%| unary_op( const Left & l) : l(l) {}
J\=*#*rJ1 +]{G@pn template < typename T >
&s>Jb?_5Mx struct result_1
S)"Jf? {
,f?*{Q2 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
tw)mepwB } ;
^E>3|du]O ~WF\ template < typename T1, typename T2 >
7D_= struct result_2
/&JT~M {
s_p!43\J typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
+k R4E23: } ;
[AJJSd/: &m;*<}X template < typename T1, typename T2 >
Bdpy:'fJn typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V0 a3<6@4 {
aw&,S"A@ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
'8kP.l }
~6md !o%i )NT*bLRPQ template < typename T >
(A.C]hD typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h'nY3GrU {
EU Fa5C: return OpClass::execute(lt(t));
]A_`0"m.U }
j3ls3H& 0jWVp-y } ;
4E}Yt$| -m#)B~) SUK?z!f<i 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
lPAQ3t!, 好啦,现在才真正完美了。
SSzIih@u 现在在picker里面就可以这么添加了:
,|/f`Pl X2'0PXv>! template < typename Right >
&mM0AA'\?H picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
ti,d&c_7 {
Q\0'lQJdy return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
E' uZA }
;}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。
kD"{g#c NvX[zqNP_R E _|<jy$` )D%~`,#pQ WUTowr 十. bind
:.`2^ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
u9p$YJ 先来分析一下一段例子
j![\& z ql~J8G9 +1!ia] int foo( int x, int y) { return x - y;}
>+T)#.wo& bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
f*
wx< bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
fI|$K)K 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
+ LJ73
! 我们来写个简单的。
bW+:C5' 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
"d}Gp9+$VY 对于函数对象类的版本:
GTxk%
MiX 43Pk] template < typename Func >
4Wp=y struct functor_trait
uhq8 {
bcz:q/f}@ typedef typename Func::result_type result_type;
9:lFo= } ;
-trkA'ewZ 对于无参数函数的版本:
F((4U"
0<*<$U template < typename Ret >
Vi|#@tC' struct functor_trait < Ret ( * )() >
{Y1Ck5 {
dDGQ`+H9 typedef Ret result_type;
-$g#I } ;
r:
:b 对于单参数函数的版本:
62NsJ<#> PQE=D0 template < typename Ret, typename V1 >
]/{)bpu struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
q1ma%eiN {
PZzMHK?hP typedef Ret result_type;
iU:cW=W|M\ } ;
3$
PV2" 对于双参数函数的版本:
TkF[x%o bW:!5"_{H template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
!dT4 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
5~S5F3 {
lNv|M)I typedef Ret result_type;
s,_m{ to } ;
Ew$C
;&9 等等。。。
NX&_p!_V 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
5`_SN74o qcRs$-J template < typename Func >
f?)-}\[IR{ struct func_return
@E8+C8' {
HE\K@3- template < typename T >
UGatWj struct result_1
H%{+QwzZ[j {
2>59q$| typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
JsS-n'gF' } ;
^kSqsT" 0IWf!Sk
] template < typename T1, typename T2 >
Gp\
kU:}& struct result_2
Kf-JcBsrT {
7x8
yxE typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
7PF%76TO } ;
51.%;aY~z } ;
8l">cVo]T [.}oyz;}N ;O#>Y 最后一个单参数binder就很容易写出来了
T6kdS]4- . 'yCw#f template < typename Func, typename aPicker >
$`'/+x"% class binder_1
^/k*h J{ {
>5
BJ3Hf Func fn;
d0 /#nz aPicker pk;
Z #m+ObHK1 public :
(Awm9|.{+ G]aOHJ:. template < typename T >
t3^&;&[ struct result_1
U`s{Jm {
V^~:F typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Xlt|nX~#; } ;
>KKMcTOYY !1b;F*H template < typename T1, typename T2 >
)WFr</z5bA struct result_2
*gz{.)W {
E<*xx#p typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
S`]k>'
l } ;
YA5g';$H* [a<SDMR binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
_Bj":rzY wI "U7vr template < typename T >
??/
'kmd typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r,2g^K)6 {
rQ snhv return fn(pk(t));
An/|+r\ }
Ef{Vp;] template < typename T1, typename T2 >
UR5`ue ; typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;xn0;V'= {
J4U1t2@)9 return fn(pk(t1, t2));
[opGZ`>)j" }
Qe(:|q_ } ;
ku
M$UYTTX 0Wp|1)ljA mRK>U$v 一目了然不是么?
@9|hMo 最后实现bind
]
@fk] ]R |(^PS8wG ={Qi0Pvt template < typename Func, typename aPicker >
|
VDV<g5h picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
IO:G1;[/2L {
FML(4BY, return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Wh{tZ~c }
( &x['IR bi;1s'Y<D 2个以上参数的bind可以同理实现。
g<
.qUBPKX 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。
vY`s'%WV Ny)X+2Ae 十一. phoenix
C+&l<
fM& Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
DLNbo2C jb!i$/%w for_each(v.begin(), v.end(),
IV)j1 (
18:%~>.! do_
n'6jou [
+X]vl=0 cout << _1 << " , "
ENY+^7 ]
.(2ik5A%9 .while_( -- _1),
3"\l u?-E cout << var( " \n " )
Pj%|\kbNs )
VJll );
'H <\x mpJ#:}n 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:
x]ot 2 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
&b& , operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
"" ZQ/t\ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Aq7osU1B @7n"yp*" j"Pv0tehw template < typename Cond, typename Actor >
h@@=M class do_while
sCHJ&>m5- {
NQ2E Cond cd;
D.XvG _ Actor act;
S>1Iky|
public :
-A!%*9Z template < typename T >
7Hu3>4< struct result_1
J5jvouR {
K",N!koj typedef int result_type;
r]36zX v } ;
jrh43
\$* v/=}B(TDF do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Ooy7*W'; jo@J}`\Zt template < typename T >
jW@Uo=I[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
du^J2m{f {
bA->{OPkT do
GR32S=\ {
/&94 eC act(t);
,zY$8y] }
'uEl~> l7 while (cd(t));
#>+ HlT return 0 ;
Y:a]00&)#Y }
H7:] ]j1 } ;
]OzUGXxo~ ]z9=}=If HyWCMK6b 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
?6Y?a2 | 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。
D}/vLw :v 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。
\)|hogI|f 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。
!C:$?oU 下面就是产生这个functor的类:
M =r)I~ ekCC5P! J7p),[>I< template < typename Actor >
yz8jw:d^- class do_while_actor
')3
bl3: {
gB'6`' Actor act;
Q'0d~6n&{ public :
6NHX2Ja do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
|
%Vh`HT XOS[No~ template < typename Cond >
@MCg%Afw picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
,nm*q#R,0 } ;
[q #\D C~iL3Cb Dm<A
^u8 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
ySDH"|0 最后,是那个do_
n7-6-
# <e</m)j y
h9*z3 class do_while_invoker
{{p7 3
'u {
X}\:_/ public :
3/n5#&c\4 template < typename Actor >
Jz e:[MYS do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
RrQJ/ts7} {
)P|),S,;Z return do_while_actor < Actor > (act);
"LTad`]<Ro }
A~t
j/yq9 } do_;
"a U
aotx Y/zj[> 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
W:L
AP
R 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
(JFWna0@ 最后来说说怎么处理break和continue
t{vJM!kdlQ 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。
6V01F8&w 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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