一. 什么是Lambda
oxL4* bqZ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
AZadNuL/ 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,
T#w *5Qf d^jIsE ` cRC)99HP N>_d {=P class filler
>zWVM1\\j {
9TILrK public :
kEs=N( void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
*oz=k } ;
$;t#pN/`
Ss{
{T[/B"QZG 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
#L,5;R{` 'BwM{c-O" Y&_1U/}h 9=Rj9% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
L8j#lu N^8
lfc$a 6Bfu89 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
@OPyT S+C^7# lT to*<W,I U[8Cg 二. 战前分析
()+;KF8 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。
5-pz/%, 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
B.J4}Ua >}ozEX6c2 {bvm83{T for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
$W;IW$ /* --------------------------------------------- */
id.W"5+ vector < int *> vp( 10 );
'((Ll transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
g1`/xJz| /* --------------------------------------------- */
c/57_fOK sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
20f):A6 /* --------------------------------------------- */
!S',V&Yb int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
#UH7z 4u /* --------------------------------------------- */
^ok;<fJ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
<XxFR /* --------------------------------------------- */
;{inhiySN for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
<~Tlx: S
Yvifgp V
F'!
OPN VNbq]L(g 看了之后,我们可以思考一些问题:
Lay+)S.ta[ 1._1, _2是什么?
Az2$\ 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。
<&'r_m 2._1 = 1是在做什么?
R`:NUGR 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。
^50/.Z> 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。
Tl3{)(ezx /-39od0 tnmuCz 三. 动工
N+PW,a 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
?%h JZm; g~@0p7]Y G
K @]61b f. =4p^ template < typename T >
pstQithS class assignment
w%k)J{\ {
^q,KRut T value;
$0Y&r]' public :
0PnW|N0 assignment( const T & v) : value(v) {}
OI.2C F template < typename T2 >
3HA$k[%7P T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Xze } ;
s%z'1KPS bkl'0
p )8yee~+TN 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
L&'0d$Tg8 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
VmkYl$WZo 6mBX{-Z[ WU1o4&OF K0\a+6kh class holder
bhSpSul {
z[S,hD\w public :
q9oF8&O, template < typename T >
Co19^g* assignment < T > operator = ( const T & t) const
=D4EPfQn1 {
LZG^\c$ return assignment < T > (t);
H9w*U }
g}3c r. } ;
l#o43xr
Em@h5V B<[;rk 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:
E!VAA= [JVI@1T static holder _1;
FV$= l
% Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
tb0XXEE @6$r|:]G- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
$#@4i4TN- 而不用手动写一个函数对象。
>UJ&noUD#: ),\>'{~5& 1qUdj[Bj NI(`o8fN 四. 问题分析
FzpWT-jnDd 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
0mj=\ j 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
GKY:"q&h 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
nHKEtKDd 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
0m`7|80#P 下面我们可以对这几个问题进行分析。
9rao&\eH _|TE )h 五. 问题1:一致性
n/?5[O-D] 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
oJ8_hk<Va8 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
2,&lGyV# cJ8F#t struct holder
vo`wYJ3W {
9v
cUo?/ //
|k/; . template < typename T >
]QT0sGl T & operator ()( const T & r) const
;*W]]4fy {
R~w(] return (T & )r;
0dkM72p }
@LL&ggV? } ;
L''0`a. +S `6mHt6"h 这样的话assignment也必须相应改动:
faO8
& UWn}0:6t template < typename Left, typename Right >
i8B%|[nm class assignment
rpEFyHorJ {
+zs6$OI]V Left l;
6eDIS|/ Right r;
GYO\l.%V5y public :
4E
|6l assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
;7`<.y template < typename T2 >
g=Qga09 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
2hJ{+E.m } ;
M+hc,;6 jq0tMTb%L 同时,holder的operator=也需要改动:
0"2 [I 5h:SH]tn8] template < typename T >
^2kWD8c* assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Yn<0D|S;X {
uAjGR return assignment < holder, T > ( * this , t);
<Z m ,q} }
gv[7h'}< l(]\[}.5 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。
5&X 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Ve8! ==XP}w)m return l(rhs) = r;
9)l_(*F 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。
y9*H 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
!7xp<= CMBW]b| template < typename Tp >
<go~WpA|r class constant_t
qz0v1057# {
4[J3HLQ const Tp t;
,#wVqBEk public :
5R=lTx/Hj constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
hx^a&" template < typename T >
`90v~OF const Tp & operator ()( const T & r) const
Eq8OAuN {
?J~JQe42 return t;
b<F 4_WF }
bf74 " } ;
:T\WYKX3C QhGg^h%6 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Rm*}<JN31 下面就可以修改holder的operator=了
y2 +a2 =O;SXzgE template < typename T >
jVA~]a assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
?UfZ VyHv+ {
<{) 4gvH return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
4]B3C\
v }
^mum5j ]Qu12Wg}P 同时也要修改assignment的operator()
*2AQ'%U~ /B!m|)h5~ template < typename T2 >
} )e`0) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
oba*w; 现在代码看起来就很一致了。
jO,<7FPs5 aydal9M 六. 问题2:链式操作
r6$=|Yto 现在让我们来看看如何处理链式操作。
b}4/4Z. 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
N/%#GfXx 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
(t]>=p%4g 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
wi9| 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Q
jBCkx]g Yjl0Pz.q template < typename T >
}-L@AC/\# struct result_1
5{g9Wh[ {
JG<3,>@% typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
/J+)P<_ A } ;
@}?D<O8#"# =N{e iJ.(p 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
&tgvE6/V 2:N_c\Vi template < typename T >
q],R6GcVr struct ref
P\s+2/ {
O2,g]t~C typedef T & reference;
W<LaR,7 } ;
>ek%P;2w> template < typename T >
od}x7RI%m struct ref < T &>
'YR5i^:t {
Dy@\!F typedef T & reference;
9(l'xu X } ;
=_dd4`G&< cP2R24th 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
D9C}Dys Cv~hU%1T template < typename T >
1hviT& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
/a(zLHyz) {
S<_pGz$V return l(t) = r(t);
9Bk}g50$# }
be/1-=m 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。
n`}&,UA$4 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
N 9&@,3 Mak9qaWqF> 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
BZ<z@DJp _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
GzXP _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
]'h)7 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Mdrv/x{ 最后的布局是:
M=WE^v!b Add
#P-HV / \
X{xJ*T y' Divide 5
1Kh?JH / \
7h]R{ _ _1 3
Kk9 8FI0] 似乎一切都解决了?不。
[U(&Ae0V> 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。
zzQH@D1 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。
'q'Y:A?, 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:
8~)[d!' vEe template < typename Right >
ijqdZ+ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
&{/>Sv!6# Right & rt) const
i`aG {
(YJAT return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
#=H}6!18 }
Zax]i,Bx 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
-b)zira 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。
,:(leWeA9 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。
E@jl: -*E 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。
NoAb}1uae 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。
MJ9SsC1 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?
jN}7BbX 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:
^X;Xti ~fp+@j-A template < class Action >
3t8H?B12ow class picker : public Action
-fx88 {
O|&TL9: public :
U9o*6`"o picker( const Action & act) : Action(act) {}
Hs}"A,V // all the operator overloaded
DsW`V~T } ;
8Qz7uPq RpK,ixbtA+ 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。
2Ml2Ue-9 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:
*@arn Eu ~}0hN]*G template < typename Right >
.&x?`pER picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
-mHhB(Td' {
[a)~Dui0@\ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
/Tf*d>Yh; }
ptcLJ]+) 8*#][wC2 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
f76| 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。
6>BDA? kw^Dp[8X template < typename T > struct picker_maker
@!a]qAt {
D^s0EW-E typedef picker < constant_t < T > > result;
;]ShC\1 } ;
;~:Ryl M template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
e3={$A h {
O?,i? typedef picker < T > result;
) .-(-6=R } ;
3:8nwt 4Eh BpTg
下面总的结构就有了:
fI
d) 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。
,c7u 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。
khN:+V| picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
9h38`*Im; 至此链式操作完美实现。
u4#~
i0@ d)GkXll1D @oqi@&L'C 七. 问题3
VtzmY 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。
!+45=d 5 YNJpQAuSn) template < typename T1, typename T2 >
F}B/-".^ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ddl% V7 {
9Oo*8wvGG return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
;Jbc'V'fm }
k *;{n8o?) /IJ9_To 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:
88np/jvC{
)47j8jL template < typename T1, typename T2 >
-KwL9J4u struct result_2
ilRm}lU|x {
C3b0`|5 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
mf]( 3ZL } ;
X\^& nLa WQLHjGehe 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?
}M9DqZ;I 这个差事就留给了holder自己。
&Rl3y\
r (LT\
IJSM ;vv!qBl|@ template < int Order >
\,%o>M' class holder;
qtwT#z;Y template <>
;[OJ-|Q class holder < 1 >
@maZlw1q {
p[@oF5M public :
_KM $u>B8 template < typename T >
hKH$AEHEU} struct result_1
gKs/T'PW {
Q 9gFTLQ typedef T & result;
(:y,CsR}4 } ;
4j@kMe;RjZ template < typename T1, typename T2 >
ySuLt@X struct result_2
zA'gb'MmW {
Ef_F#X0# typedef T1 & result;
L=$?q/=- } ;
-M1~iOb template < typename T >
Hc&uE3=%sL typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
S QM(8*:X {
WJY4>7}{B@ return (T & )r;
R%)2(\ }
RlslF9f template < typename T1, typename T2 >
@!&Jgg53G typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Y( V3PnH {
LG Y!j_bD return (T1 & )r1;
_8x'GK
tU }
;vI*ThzdD } ;
m[@%{ +Jo 3rX'` template <>
Vyq#p9Q class holder < 2 >
hP4)8 > {
i!.I;@ public :
Wlr&g
xZ template < typename T >
h=K36a) struct result_1
e\^g|60f_ {
w]W`R. typedef T & result;
_d\u!giy } ;
GTp?)nh^ template < typename T1, typename T2 >
^EC)~HP@C struct result_2
`bZ2x@ {
:tjgg] typedef T2 & result;
jHu,u|e0>S } ;
E~<(i': template < typename T >
d-ag typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
un$ Z7W/ {
T1Gp$l return (T & )r;
GCP{Z]u }
[xZ/ZWb/ template < typename T1, typename T2 >
C-a*EG typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
aDN6MZM {
B@"SOX return (T2 & )r2;
k W<Yda<a }
pB g|n=^ } ;
b"R, p=M wO2V%v^bp ,c,Xd 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
RV0>-@/x 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
z)58\rtz 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
H-/; l54E 6m, KL5>W return l(i, j) = r(i, j);
Ism^hyL 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
]k::J>84 ?AeHVQ
:C return ( int & )i;
PwFQ #Z return ( int & )j;
zp7V\W;
& 最后执行i = j;
Sc;iAi
( 可见,参数被正确的选择了。
3~[`[4n^ p@?7^nIR*u 3d,-3U L,Ao.?j P3>..fhoW 八. 中期总结
S3ab0JM 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
0`VD!_` 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
H
Z;ZjC* 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
w+Z- -@\ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
"*Lj8C3|n 8
3z'# :X'*8,]KHH z+3<$Z LJRg>8 ZNzR`6} 九. 简化
kq) +@p 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。
1s{ISWm 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
u @{E{ 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:
'O.+6`& 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
L.C
^E7;Z_ +-*/&|^等
p{iG{ 2. 返回引用。
*'UhlFed =,各种复合赋值等
d&}pgb-Md 3. 返回固定类型。
=y)p>3p}& 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
F^ I\X 4. 原样返回。
$q Zc!Qc operator,
^=eq .(> 5. 返回解引用的类型。
LYd}w(} operator*(单目)
xN#bzma 6. 返回地址。
vOos*& operator&(单目)
RL?u n}Qa 7. 下表访问返回类型。
u]
F70C^~ operator[]
:7 qqjs
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Jt##rVN operator<<和operator>>
zq,iLoY[R iP<k1#k 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。
BQyvj\uJ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
j y7 ;EgzC^2e template < typename Left >
6OfdD.y struct value_return
t9G}Yd[T {
kP7a:(P_g template < typename T >
7cIC&(h5 struct result_1
-'I _*fu {
k4S} #!
typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
l%rx#;=u } ;
cqeR<len /SnynZ.q template < typename T1, typename T2 >
:|Z$3q struct result_2
R;H?gE^m- {
1a<]$tZk typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
J__;.rnk } ;
ykxbX } ;
q^Z~IZ8IT 'Pf_5q LYp'vZ! 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
VBu8}}Ql z)5S^{( 下面我们来剥离functor中的operator()
wb]*u7G
t/ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
aGpCNc{+ Hl4\M]]/& return l(t) op r(t)
ddoST``G return l(t1, t2) op r(t1, t2)
M(qxq(#{U return op l(t)
PKi_Zh.D return op l(t1, t2)
GtF2@\ return l(t) op
Z`rK\Bc return l(t1, t2) op
>4,{6<| return l(t)[r(t)]
%PzQ\c return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
vKU`C?,L :bwM]k*$ 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:
=g@R%NDNV 单目: return f(l(t), r(t));
zu52 p4 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
CE{z-_{^ 双目: return f(l(t));
D,k(~ return f(l(t1, t2));
WElrk:b 下面就是f的实现,以operator/为例
jRofG' R4V \B struct meta_divide
0Qm"n6NQ {
j8pFgnQ template < typename T1, typename T2 >
SC'BmR"ox static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
^Z2kq2}a {
, 7Xqte return t1 / t2;
*9J1$Wa }
5|{)Z]M%9 } ;
!L77y^oV z/S,+!|z 这个工作可以让宏来做:
O7v]p M:_!w[NiLp #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Xtft*Z template < typename T1, typename T2 > \
5^>n5u/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
^OF5F8Tf/ 以后可以直接用
r:-WzH(Ms DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
NH'iR!iGo 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
mG_BM/$ (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。。。)
<{giHT Rvvh{U;t s|Zx(.EP 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
}'lNi^"XL Q!K`e )R template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
[G a~%m class unary_op : public Rettype
&eIGF1ws {
m=QCG)s Left l;
,>u=gA&} public :
VpSEVd:n unary_op( const Left & l) : l(l) {}
CN/IH 4YLs^1'TG0 template < typename T >
>Dne? 8r typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
W}h|K:-S {
X/Y#U\ return FuncType::execute(l(t));
~Eq \DK }
('t kZt%8 i&A%"lOI9 template < typename T1, typename T2 >
XvskB[\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.|uLt J {
5@ foxI return FuncType::execute(l(t1, t2));
:M j_2 }
kM!V.e[g } ;
8%[HYgd5) B;!f<"a8 +yWR#[`n 同样还可以申明一个binary_op
RZO5=L9E 6Nt$ZYS template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
(;}tf~~r class binary_op : public Rettype
#.<V^ {
6^;^rUlm Left l;
Zn&k[?;Al Right r;
<qhBc:kc public :
hmZvIy( binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
yG&2UqX S$eDnw~$ template < typename T >
u g\w\b typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Kd3QqVJBz1 {
:Q_x/+- return FuncType::execute(l(t), r(t));
{B0h+. C }
JRO$< pUCK-rL template < typename T1, typename T2 >
qX$u4I!, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5h8o4 {
-(>qu.[8= return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
xhw-2dl*H }
6z?gg3GV } ;
`tE^jqrke5 gi]ZG EvE,Dm?h 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
WJ+>e+ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Rg* J} DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
f-g1[!"F 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。
X
\f[ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
@u)
'yS 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。。。
B8m_'!;; 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
H{V)g 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)
VXm[- 下面是修改过的unary_op
wqD5d
7byCc_, template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
8~ #M{} class unary_op
uLN[*D {
_8><| 3d Left l;
)NT5yF,m n.hElgkUOr public :
W#XG; \M(*=5 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
M)!skU !QEL"iJ6M' template < typename T >
^bUxLa[. struct result_1
B9X8 {
7>i2OBkAhB typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
k\N4@UK } ;
w#(RW7":F [f!O6moR6 template < typename T1, typename T2 >
c8A`<-\MfB struct result_2
[B^ G- {
44sy`e typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
#
|^^K!% } ;
a<m-V&4x h qmSE'8 template < typename T1, typename T2 >
[s`
G^ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?4[H]BK {
:\yc*OtX return OpClass::execute(lt(t1, t2));
XM~~y~j }
jm3G?Vnq pCU*@c! template < typename T >
I^3:YVR& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
nl1-kB)$e| {
61_f3S(u return OpClass::execute(lt(t));
Vq ^]s$' }
!gP0ndRJ= Yck~xt&] } ;
N4UM82N 9z ?7{2C K:5eek 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
u&]vd / 好啦,现在才真正完美了。
N[U9d}Zv 现在在picker里面就可以这么添加了:
x&=9P e( 8#LJ* o template < typename Right >
SH8/0g? picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
^Jx$t/t {
XnUO*v^] return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
$'"8QOnJ?k }
"5!BU& 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
^_>!B) .ve *Vp m)&znLA SEF6B45}1 \#dl6:" 十. bind
Q M1F?F 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
+S~.c;EK 先来分析一下一段例子
{G*QY%j^ GsV4ZZ u oVNK int foo( int x, int y) { return x - y;}
Qv#]81i(1 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
eN-au/kN bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
BC/_:n8O 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
3Wx,oq;4- 我们来写个简单的。
tRfm+hqRZ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
1BTIJ G w 对于函数对象类的版本:
9dKul,c 7#2j>G{?]v template < typename Func >
>nnY:7m struct functor_trait
KMjg;!y {
RKTb'3H typedef typename Func::result_type result_type;
B0)]s<< } ;
`M@Ak2gcR+ 对于无参数函数的版本:
Y2T$BJJ cF+ X,]=6 template < typename Ret >
'$m7ft} struct functor_trait < Ret ( * )() >
8 i0 {
N$ alUx* typedef Ret result_type;
O/OiQ^T } ;
py<_HyJ 对于单参数函数的版本:
n:#TOU1ix< uV]ULm#,i template < typename Ret, typename V1 >
",B'k struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
[CN$ScK, {
$3P`DJo typedef Ret result_type;
eD;6okdP } ;
}e{qW 对于双参数函数的版本:
K|^wc$ TKI$hc3|L template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
D`o<,Y struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
3y`F<&sA {
f7<pEGb typedef Ret result_type;
.v`b[4M4 } ;
e~\QE0Oe : 等等。。。
"pvZ,l>8f 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
mLwY]2T" $H2GbZ-I template < typename Func >
h)x_zZ%>o struct func_return
RA/EpD:H {
d@kc[WLD^ template < typename T >
FJS'G^ struct result_1
pP/@ {
')#,X^
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
TZB+lj1 } ;
x8[MP?Wz >bm|%Ou" template < typename T1, typename T2 >
Ewo~9
4{ struct result_2
1]OSWCEm*[ {
UuJjO^t typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
*^XbDg9 } ;
-|_ir-j } ;
DJ;g|b 4tc:. "S!3m9_# 最后一个单参数binder就很容易写出来了
<Gb
%uny oRY!\ADR template < typename Func, typename aPicker >
jX
*/piSq class binder_1
/oP^'""@je {
:BZ0 7`9 Func fn;
)iLM]m aPicker pk;
D-ADv3E, public :
I4e+$bU3 ^^?q$1k6r* template < typename T >
l},NcPL` struct result_1
gA^q^>7 {
8b&uU [ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
, Ww } ;
SBf FZw) I3y9:4 template < typename T1, typename T2 >
FxU'LN<;HY struct result_2
vv5i? F
{
=!.mGW-Q} typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
(Wj2?k/] } ;
-G`.y? Dz&+PES_k binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
;u-4KK v.g"{us template < typename T >
M7dU@ Ag typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
SgM.B {
iS: #o> return fn(pk(t));
5M){!8"S)# }
v,1F--v template < typename T1, typename T2 >
$|<m9CW typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>S#ul? {
tFh|V
pB return fn(pk(t1, t2));
I$jvXl=$ }
ijYvqZ_ } ;
i$Z#9M9 M?@pN<| _m'ysCjA 一目了然不是么?
fE;Q:# Z. 最后实现bind
8A2z 5Aa ">90E^ 1/iE`Si template < typename Func, typename aPicker >
cf;Ht^M\ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
AtHS@p {
uofLhy! return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Pv){sYUh }
j}WByaZ& h4`9Cfrq , 2个以上参数的bind可以同理实现。
tYe:z:7l?< 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
!]b@RUU 'gTmH [be 十一. phoenix
NPJ.+ph Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
(6qsKX f&I7,"v for_each(v.begin(), v.end(),
@.$MzPQQI (
Y;Y1+jt do_
TSto9$}* [
.[j%sGdKl cout << _1 << " , "
v '9m7$ ]
+Ui_ O .while_( -- _1),
|nxdB&1n cout << var( " \n " )
5
2Hqu> )
v\A.Tyy );
'044Vm;/ ]PS\#I} 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:
(_+;R 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
&8?`< operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Spj9H ?m 那么我们就照着这个思路来实现吧:
kQIw/@WC IN !02`H OyVm(%Z
template < typename Cond, typename Actor >
b X,Siz:F class do_while
2*OxA%QELM {
8z T0_vw Cond cd;
&3DK^|Lq Actor act;
]Yz'8uts public :
!#WqA9< template < typename T >
]b1Li} struct result_1
.Q\\dESn" {
ZBM!MSf: typedef int result_type;
'mV:@].le } ;
q627< e}"wL g] do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
tOg=zXm A7Y_HIo template < typename T >
-!dQ)UEP typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(F&YdWe: {
=,:K) do
,2zKQ2z {
m&El) act(t);
#PAU'u
3{/ }
(!</%^ZI while (cd(t));
\E
hr@g return 0 ;
Yj8& }
DY3:#X`4 } ;
n|KKby.$ qgexb\x\4 e\N0@ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
-9&g[ 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。
]|LgVXEpx 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。
z8iENECwj 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。
14l; * 下面就是产生这个functor的类:
yT:!%\F9 Pj!%ym3A !S,pRS+ template < typename Actor >
Z_itu73I class do_while_actor
wn84?$BGd {
L@A9{,9Pl Actor act;
hqW$kw public :
'NjSu64W do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
rPTfpeqN) 0yQe5i} template < typename Cond >
g
i4 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
yq6LH } ;
ETelbj;0 :ICr\FY$ sU%"azc 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
eH[y[~r 最后,是那个do_
fsI`DjKi) .@K#U52 i./Y w class do_while_invoker
065A?KyD {
cx:jUsb6 public :
3-
)kwy6L template < typename Actor >
9::YR;NY do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
VjTAN= {
Cyf]`* return do_while_actor < Actor > (act);
3@HIpQM3 }
Pz
{Ig } do_;
e7|d=[kW sZm^&h; 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
4vGbG:x 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
H%T3Pc 最后来说说怎么处理break和continue
)"~=7)~<^ 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。
V"g~q?@F 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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