一. 什么是Lambda
#j^('K| 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
+w k]iH 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,
4{*tn"y %su}Ru L8bI0a]r"* OB I+<2`Oc class filler
0~Iu7mPY {
+-H}s` public :
Gq0]m void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
@@%i(>4Z } ;
83
i1 Z@uTkqG) q6C6PPc 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:
eC>"my` 8:P*z C@y}*XV[b N>A{)_k3 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
9@#h}E1$ QM[A;WBr7 })o~E 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
q:Y6fbt<7 CYPazOfj 2ec$xms t_I\P.aMA 二. 战前分析
1jH7<%y 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。
poXLy/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
@%EE0)IA XOysgX0g 5!'R'x5e for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
HDF!` /* --------------------------------------------- */
mVv\bl?< vector < int *> vp( 10 );
G}!7tU transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
OuOk= /* --------------------------------------------- */
xH_A@hf; sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Lh8bQH /* --------------------------------------------- */
Z0[)u_< int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
)%iRZ\`f /* --------------------------------------------- */
F>~ xzc for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
JkSdLj /* --------------------------------------------- */
yaH
Trh% for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
>aEL;V=}P [!1)mR Fw_
(q! _ yfdj[Ot` 看了之后,我们可以思考一些问题:
uQGz;F x 1._1, _2是什么?
AVXX\n\_ 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。
AIZW@ Nq.5 2._1 = 1是在做什么?
"wA0 LH_ 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。
2[Z0I4r 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。
M"=8O>NZ2 $h G;2v I86e&"40 三. 动工
s<A*[ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Q~fwWp-J DE*MdfP0 *0%4l_i )n\*ht7 template < typename T >
.A3DFm3 t class assignment
gw_|C|!P {
:8p&#M T value;
BRQ"A, public :
aB6Ye/Io assignment( const T & v) : value(v) {}
&EAk
z template < typename T2 >
[096CK T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
<Ctyht0c. } ;
,f}h} H4M{_2DO `1nRcY 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
9<xTu>7J 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
>f&xJq a
@6^8B?w; Zxg 1M `kv1@aQPL class holder
9*#$0Y= {
m)s
xotgXf public :
1#grB(p? template < typename T >
x!'7yx assignment < T > operator = ( const T & t) const
,LhEshf {
-#hK|1] return assignment < T > (t);
*;<e
'[Y7f }
2q)T y9 } ;
@Z?7E8( 6fh{lx> l iw,O 6 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
Pj'62[5z `vudS? static holder _1;
+'-rTi\ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
"Dyym<J @ru<4`h for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
|2z}Xm5\ 而不用手动写一个函数对象。
jvu
N xN6>2e A2Q[%A :~yzDk\I"- 四. 问题分析
CE)*qFs 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
H{ZLk, 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
L>SZgmV+ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
5v"Y\k+1 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
:Df)"~/mO+ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
x_yF|]aI! 8KFj<N>' 五. 问题1:一致性
{={^6@ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
P3G:th@j= 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
sp|q((z{ +9RJ%i&Ec struct holder
yL.^ = {
+Y7Pg'35 //
l{8CISO* template < typename T >
SaCx)8ul0 T & operator ()( const T & r) const
'f 3HKn<L {
+4Q[N;[+* return (T & )r;
XTV0Le\f }
&`\ ep9 } ;
;TtaH XJUEwX 这样的话assignment也必须相应改动:
0A.PD rM: _ j~4+H template < typename Left, typename Right >
J==}QEhQ{ class assignment
?FN9rhAC {
^\MhT)x Left l;
B22b&0 Right r;
B~?c3:6 public :
{gsW(T>) assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
|"Z-7@/k$i template < typename T2 >
D ZVXz|g T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
3)Zu[c[%'J } ;
%VWp&a8 4Q;<Q" 同时,holder的operator=也需要改动:
Lx%:t YZ HcA[QBh template < typename T >
#pX8{Tf[ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
v; Es^
YI {
pajy#0 U return assignment < holder, T > ( * this , t);
G.Tpl-m }
n'yl)HA~>` #7o0dE;Kg9 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。
L?HF'5o 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
`_GO=QQ ilv _D~|
return l(rhs) = r;
BhLZ7 * 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。
^#;RLSv
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
//<:k8 N`HSE=u> template < typename Tp >
DwXU class constant_t
pw3(t {
Pg
Syt const Tp t;
Atd1qJ public :
RJx{eck% constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
zka?cOmYF[ template < typename T >
^sV|ck const Tp & operator ()( const T & r) const
2SciB*5 {
KY
g3U return t;
2 5Q+1 }
@V$I?iXV } ;
&$F[/[Ds+ 3p_b8K_bG 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
@bT3'K-4 下面就可以修改holder的operator=了
dQ<(lzS~ !lhFKb;
template < typename T >
<GaT|Hhc= assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
T`?n,'!( {
kon5+g9q return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
xQo~%wW,? }
:G}DAUFN 4[1k\ 同时也要修改assignment的operator()
lUHtjr vL$|9|W( template < typename T2 >
%}h`+L T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
"y$ qrN- 现在代码看起来就很一致了。
^wJEfac zmb@*/fK 六. 问题2:链式操作
\i0-o8q@I 现在让我们来看看如何处理链式操作。
A*F9\mjI5 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。
nWGR5*e: 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。
Sph*1c(R 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。
*Tp]h 0 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
vTd-x>n @+&'%1 template < typename T >
4gOgWBv struct result_1
#V[SQ=>x[ {
| ]# +v@ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
C_G1P)k } ;
Szts<n5 E*k([ZL 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:
TV=c,*TV bnr|Y!T}Bi template < typename T >
s@~/x5jwCs struct ref
43L|QFo {
\f"1}f typedef T & reference;
$)*xC!@6X } ;
'#H")i template < typename T >
Pbe7SRdr^ struct ref < T &>
<tuS,. {
Dx3 %KS typedef T & reference;
c&*l" } ;
hk}
t:< 5
`=KyHi:b 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
t77'fm TsD;Kl1 template < typename T >
v459},!P typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Q]#Z9 H {
io2@}xZF return l(t) = r(t);
oy5+}` }
L/x(RCD 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。
Cs4hgb| 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
7|Dn+= lw[<STpD; 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"Gg/@a _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
f`|G]da-3o _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
t',BI +5 调用divide的对象返回一个add对象。
v`B4(P1Z 最后的布局是:
a,n93-m(m Add
=}R~0|^ / \
s;1e0n Divide 5
E[?kGR[ / \
rzu
s _1 3
B 8{
uR 似乎一切都解决了?不。
_z8;lt 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。
Pp*}R2 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。
wmYvD< 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:
1[DS'S A[H;WKn0 template < typename Right >
?"j@;/= assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
T~J?AKx Right & rt) const
!O{z 3W {
<HQ&-j x return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
T//S, }
Df@/cT 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
e{C6by"j{S 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。
F=}Z51|:~ 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。
2Va4i7"X\ 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。
uTGcQs} 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。
@~o`#$*| 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?
54q3R`y 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:
8=Q VN_ J^ ={} template < class Action >
cy1jZ1) class picker : public Action
doD>m?rig3 {
TpP8=8_Lh public :
<AUWby," picker( const Action & act) : Action(act) {}
/s[DI;M$o // all the operator overloaded
QlD6i-a } ;
'msmXX@q >IY,be6>P Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
yr{B5z, 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
bx>i6
R2 J#7y<
s template < typename Right >
@!\K>G >9[ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
-0 0}if7 {
!kXeO6X@m return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
G9RP^ }
IKcKRw/O$ ;fGx;D Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
U)[ty@zyF 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。
HarFE4V R0<< f] template < typename T > struct picker_maker
U:|H9+5 {
ut5yf$% typedef picker < constant_t < T > > result;
BXhWTGiG } ;
VPd,]]S5( template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
n+oDC65[ {
<LA^%2jT typedef picker < T > result;
M !{'ED } ;
>5Lexj n
)K6i7]xk 下面总的结构就有了:
l2&hBacT functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
&qRJceT( picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
qI2'u % picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
"l,UOv c 至此链式操作完美实现。
=!,Gst_ 9;KJr[FQV j|K.i/ 七. 问题3
>;nS8{2o 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
Coa -8j*R7 f=I:DkR template < typename T1, typename T2 >
~O4|KY ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C5n?0I9 {
5I,$EGG return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
S()Za@ [a$ }
s[c^"@HT )+Y&4Qu 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:
hI~SAd
,#A 7ZFJexN] template < typename T1, typename T2 >
o4)hxs struct result_2
TnE+[.Qu {
&KqVN]1+^ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
^M|K;jt> } ;
e|'N(D}h* 6^YJ] w 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?
Sz0+<F#5 这个差事就留给了holder自己。
.nZ3kT` EOVZGZF b3U6;]|x template < int Order >
@]'SeiNp class holder;
g%\L&}Jd template <>
qm(1:iK,0 class holder < 1 >
HDS"F.l5 {
\*"`L3 public :
xl]
;*& template < typename T >
=B(mIx;m struct result_1
G6O/(8 {
9L)L|4A.l typedef T & result;
I/p]DT } ;
h~miP7,c<u template < typename T1, typename T2 >
$TG?4 struct result_2
'sU)|W(3U {
&" h]y?Q typedef T1 & result;
4}yE+dRUK: } ;
G)7)]yBL template < typename T >
=!
mJG typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
P5URvEnz: {
3] 76fF\^[ return (T & )r;
{XnPx?V }
Lk.h.ST template < typename T1, typename T2 >
7BFN|S_l typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
agsISu( {
*fhX*e8y return (T1 & )r1;
_t-7$d" }
f a5]a } ;
OFy,B-`A{ +1@AGJU3 template <>
=A n`D class holder < 2 >
NWKi
()nA% {
\Ph7(ik public :
C\Ayv)S#2 template < typename T >
pm]fQuq struct result_1
@"8R3BN {
ty-
r& typedef T & result;
y/R+$h(% } ;
0.DQO; template < typename T1, typename T2 >
K]"Kf{bx struct result_2
Tf-CEHWD {
<abKiXA" typedef T2 & result;
-p8e } ;
~A >oO-0K template < typename T >
)H+kB<n typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
dAxp ,):&J {
-g~~] K% return (T & )r;
%f!iHo+Z }
7~vqf3ON4J template < typename T1, typename T2 >
] !Zty[ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
f\}22}/ {
)%mAZk-*;^ return (T2 & )r2;
3{3/: 7 }
`clB43i } ;
.~`Y)PON !F7: i )N)ljA3] 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
rYGRz#:~+ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
hKksVi 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Q]\j>> IJPgFZ7 return l(i, j) = r(i, j);
se,Z#H 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
9}
*$n&B ~3=2=Uf return ( int & )i;
AMTslo return ( int & )j;
h5-d;RKE 最后执行i = j;
\cZfg%PN 可见,参数被正确的选择了。
8p=>?wG iz`jDa Q|1 afm_ Rrg[ 'h}7YP, w 93D
\R 八. 中期总结
kZ[mM'u# 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:
t _\MAK 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
{A3m+_8 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
I,j3bC 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
hTw}X.<4 %dmfBf Ev Uu5C%9^s pUL sGb |s|/]aD}o e2Jp'93o' 九. 简化
8^X]z|[d2 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。
},PBqWe 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
UC|JAZL 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:
fn1pa@P 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
G(\Ckf: +-*/&|^等
RgGA$HN/ 2. 返回引用。
p
>aw =,各种复合赋值等
'v`_Ii|- 3. 返回固定类型。
Yy@g9mi 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
DHzkRCM 4. 原样返回。
7;xKy'B\ operator,
p&5S|![\ 5. 返回解引用的类型。
JZ K7uB,X operator*(单目)
xG%*PNM0q 6. 返回地址。
F+*Q <a4 operator&(单目)
%6 ]\^ 7. 下表访问返回类型。
4oJ$dN operator[]
+/q0Y`v 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
yW>R RE; operator<<和operator>>
J3&Sj{ o JS7dsO0; 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。
F< |c4 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
*?N<S$m <E}N=J'uJ template < typename Left >
)ddsyFGW struct value_return
P6we(I`"2 {
+*a7GttU template < typename T >
<gcmsiB| struct result_1
o)!m$Q~v {
oD,C<[(p typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
UTX](:TC } ;
wlVvxX3% s3< F template < typename T1, typename T2 >
.. UoyBV struct result_2
<[9?Rj@ {
(nz}J)T& typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
:c<*%*e } ;
SG`)PW? } ;
#eLN1q&Z )*
3bkKVB ,s? dAy5 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Ff)@L-Y\K P;c0L;/ 下面我们来剥离functor中的operator()
8[HZ@@ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
NL-_#N$ R&!]Rl9hf return l(t) op r(t)
+-P<CCvWz return l(t1, t2) op r(t1, t2)
i[_|%'p return op l(t)
^4UcTjh return op l(t1, t2)
pK"&QPv return l(t) op
D1ZC&B_}- return l(t1, t2) op
/.v_N%*-v return l(t)[r(t)]
:rL?1" return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
uk6g s)qxC 0BFz7 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:
!tr9(d 单目: return f(l(t), r(t));
`Sx.|`x8 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
w"6aha* %7 双目: return f(l(t));
l
$w/Fz return f(l(t1, t2));
yM|g|;U 下面就是f的实现,以operator/为例
qmID-t" s7M}NA 0 struct meta_divide
^$}/|d( {
|hD~6a template < typename T1, typename T2 >
cIZ[[(Db static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
]b)!YPo {
DO%Pwfkd return t1 / t2;
, QA9k$` }
Y"oDFo, } ;
4y>(RrVG !l"tI#?6W% 这个工作可以让宏来做:
f?5A"-NS Ge1duRGa #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
GoL|iNW` template < typename T1, typename T2 > \
YM8rJ- static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
p}BGw:= 以后可以直接用
L]*`4L DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
R9r)C{63S& 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
Z:c*!`F (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
m:"+J 1x;@~yU |Q6h/"2 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
OF-WUa4t _T
a}B4; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
nqeVV&b! class unary_op : public Rettype
6Wb!J>93 {
|G=FqAXH Left l;
j"0rkN3$J public :
?cJA^W unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]7l{g9?ZtV l{QC}{Ejc2 template < typename T >
SlN" (nq typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,@479ZvvR3 {
T,Fm"U6[( return FuncType::execute(l(t));
`OBl:e }
fOLnK
y# W
W35&mI)k template < typename T1, typename T2 >
F#KF6)P typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
L^x5&CCwk {
%VS 2M
#f return FuncType::execute(l(t1, t2));
L,
#Byao }
S<9gyW } ;
hWm0$v1p $i -zMa EFD?di)s 同样还可以申明一个binary_op
_}^u-fJ/~ 3jS7 uU template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
&rcdr+' class binary_op : public Rettype
s4N,^_j {
xlk5Gob* Left l;
{F/q{c~] Right r;
E;$$+rA public :
]y}Zi/zh binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
:k\}Ik r;$r=Uf r template < typename T >
/0-\ek ye typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}\EL;sT {
lZBv\JE return FuncType::execute(l(t), r(t));
Gg}t-_M }
xmOM<0T 1j+eD:d' template < typename T1, typename T2 >
\:h0w;34O typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Eh:yRJ_8 {
:Nkz,R? return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
&D^e<j}RQ }
8a?IC|~Pz } ;
+~:x}QwGT n}f3Vrl `{Hb2
}L5 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
C!hXEtK 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
g(1"GKg3K DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
<34 7 C{q 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。
aI7Xq3 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
k 5t{
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。。。
+hZ] B<$ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
fs7~NY 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)
pRb<wt7v 下面是修改过的unary_op
}&C dsCM>2 ?S8$5gA template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
v,8Si'"i+ class unary_op
kF#{An)P {
M *v^N]>"G Left l;
y _6r/z^ pTN%;`)
{ public :
xS-w\vbLV b#e]1Q unary_op( const Left & l) : l(l) {}
?,!uA)({n 4_WH
6Z template < typename T >
v [dAywW struct result_1
_@7(g(pY 3 {
{ qjUI typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
1]HHe*'Z } ;
X,&`WPA:S 0,bt^a template < typename T1, typename T2 >
V, E9Uds struct result_2
*Gf&q {
S io1Q0 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ykJ+%gla } ;
zI(xSX@ 5[1@`6j template < typename T1, typename T2 >
.iN-4"_j1 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vs*>onCf {
*13g<#$ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
u4@, *tT }
2m|Eoc&M_ hjw4Xzju template < typename T >
t2~"B&7My typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/nwxuy {
/FoUo return OpClass::execute(lt(t));
D\@e{.$MZ| }
$#D
n 4 cn@03&dAl } ;
bOi};/f | h }5QZ6i# 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
BDWim`DK" 好啦,现在才真正完美了。
d~w}NK[( 现在在picker里面就可以这么添加了:
hkkF1
h \dC.%# template < typename Right >
9zmD6G!}t picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
=`r ppO {
F@B return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
+Kxe ymwr2 }
&t[z 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。
B >ms`|q=l xV"6d{+ ?f(pQy@V ^-
u[q-
! 5`(((_Um+ 十. bind
+oE7~64LL 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。
-bv>iIC
先来分析一下一段例子
Z83q- [c,|Lw4 y>DfM5> int foo( int x, int y) { return x - y;}
l~`txe bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
K(%dcUGDK> bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
5cPSv?x^F@ 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。
0f_66` 我们来写个简单的。
NEjPU#@c 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
:(5]Z^ 对于函数对象类的版本:
er&uC4Y]a :!r9 =N9 template < typename Func >
%@M00~- struct functor_trait
AGw1Pl8]K {
EGp~Vo- typedef typename Func::result_type result_type;
WZfk}To1# } ;
nXx6L!H J# 对于无参数函数的版本:
p~,a= 67Af} >Q template < typename Ret >
<1;,B%_^ struct functor_trait < Ret ( * )() >
]2hF!{wc {
GN"M:L^k` typedef Ret result_type;
x@{G(W:W } ;
/vFxVBX 对于单参数函数的版本:
=NVZ$K OZ "Nk=g~| template < typename Ret, typename V1 >
M="WUe_ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
>
gA %MT {
)R
[@G. typedef Ret result_type;
q/W{PBb-2k } ;
hP'~ 对于双参数函数的版本:
\'\N"g`Fr sR7{ i template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
l8hvq(,{ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
.FfwY 'V {
w7=D6` typedef Ret result_type;
y9l#;<b } ;
pfJVE 等等。。。
3Hb .ZLE# 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
pIU#c&%<9 Zztt)/6* template < typename Func >
pq/FLYiv struct func_return
Thht_3_C,f {
=]5DYRhX] template < typename T >
y]~+ `9 struct result_1
|!jYv'% {
HJ2]Nz:
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
'O\d<F.c$2 } ;
1j${,>4tQ =jk-s*g template < typename T1, typename T2 >
<3],C)Zwc struct result_2
=F^->e0N {
}iiG$?|. typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ne!j%9Ar } ;
7gZVg@ } ;
{kRDegby Q G=-LXv:@ ,q'gG`M
N 最后一个单参数binder就很容易写出来了
eMpEFY g%fJyk' template < typename Func, typename aPicker >
B
$ y44 class binder_1
R:pBbA7E {
qH{8n` Func fn;
-Y
6.?z aPicker pk;
8JjU 9# public :
^t/'dfF `a/PIc" template < typename T >
1drqWI~ struct result_1
%z!d4J75 {
{"gyXDE1 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Xn
ZX *Y]" } ;
7(+OsE e GqvnNv template < typename T1, typename T2 >
'5OVs:)"^ struct result_2
-Fok%iQ'5 {
,
$D&WH typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
BRSgB-Rr7 } ;
XEgx#F ;F Im' :sJ31 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Z CQt1; 1"4nmw} template < typename T >
H>X\C;X[
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3wa<,^kqy {
!e#I4,f n return fn(pk(t));
QU,TAO }
HhY2`P8 template < typename T1, typename T2 >
upEPv
.h typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
yTq(x4] {
s:m<(8WRw return fn(pk(t1, t2));
wCC~tuTpr }
}
{gWTp } ;
.olPm3MC # 1qVFU ~D`oP/6 一目了然不是么?
b0z{"
最后实现bind
eB/hyC1 W_f"Gk "6*Kgf2G template < typename Func, typename aPicker >
qqom$H< picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
utm+\/ {
.'NO~ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
G
&rYz }
4f*Ua`E_ p$b=r+1f 2个以上参数的bind可以同理实现。
thm3JfQt 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。
1A/c/iC +{Vwz 十一. phoenix
sKB-7 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
a m k42 ,TfI for_each(v.begin(), v.end(),
{,-5k.P[ (
M:1F@\< do_
-RqAT 1 [
nGJIjo_I cout << _1 << " , "
:86luLFm ]
l"pz
)$eE .while_( -- _1),
(h@yA8>n cout << var( " \n " )
>y06s{[ )
GFc );
Mp=kZs/ p`l[cVQ< 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:
VjB`~ 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
D'sboOY operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Cp~3Jm3 那么我们就照着这个思路来实现吧:
IIt^e#s& (.XDf3 tm36Lw template < typename Cond, typename Actor >
z:Zn.e*$b class do_while
* /Ry6Yu {
3NxaOO` Cond cd;
!wR{Y[Yu Actor act;
U37?P7i's public :
hC 4X Y template < typename T >
tU2t oV struct result_1
8|-mzb& {
,,H$>r_; typedef int result_type;
I }W-5% } ;
KutgW#+40 :
$52Ds!i do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
I9G*iu=U b\Xu1> template < typename T >
a^}P_hg}- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
J0*]6oD! {
Nec(^|[ do
:_YG/0%I {
a$ ! {Tob2 act(t);
% x*Ec[l
}
3ws(uF9$ while (cd(t));
=&*QT&e return 0 ;
qL;T&h }
`=l{kBZT| } ;
\A\yuJ= (R*jt,x zQj%ds: 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
{7~ $$AR( 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。
IweK!,:>dN 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。
$Ex 9 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
zf;[nz 下面就是产生这个functor的类:
ONe!'a0 6 r-n6#= e%v4,8 template < typename Actor >
UV8r&O class do_while_actor
8W<)c {
&'ETx" Actor act;
QKaj4?p$|S public :
ut5!2t$c do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
\/4%[Q2QDm S{)n0/_ template < typename Cond >
>]Yha}6h picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
ZO0]+Ko } ;
E+c3KqM z&vms Qu>zO !x 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
rn5g+%jX* 最后,是那个do_
UoS;!}l ]XafFr6pe ._8cJf.ae class do_while_invoker
= SJF\Z {
%iS]+Sa.K public :
(*WZsfk>/< template < typename Actor >
wukos5 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
?G>TaTiK# {
#bZ=R return do_while_actor < Actor > (act);
w~KBk)!* }
pBnf^Ew1 } do_;
{2clOUi _,0!ZP- 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
=
hX-jP 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
U+r#YE. 最后来说说怎么处理break和continue
#!&R7/
KdD 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。
a<"& RnG( 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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