一. 什么是Lambda
I!(BwYd 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Q t>|TGz 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,
]R!YRu <EE^ KR96 M(C$SB> vxi_Y\r=T class filler
!?J-Y {
5-H"{29 public :
PQ;9iv void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
B>I:KGkV } ;
_d^d1Q}V +BhJske *5XOYb?'v. 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:
xDPR^xY ?|Z~mE UxF9Ko( ]d sV0NDM0 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
$*:$- w /PE )xA Lr
d- 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
II=!E dK8dC1@,X; 9pr.`w f;OB"p 二. 战前分析
:AQ9-&i/a- 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。
3 _!MVT 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
,_<|e\>~ n{{"+;oR rXBCM for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
+M#}(hK /* --------------------------------------------- */
A@:U|)+4 vector < int *> vp( 10 );
Nq6;
z)$ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
!I&,!$ /* --------------------------------------------- */
P1^|r} sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
3xdJ<Lrq /* --------------------------------------------- */
Q Wc^}#!! int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
QUZ+#*:s /* --------------------------------------------- */
\hEIQjfi for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
qu'D"0 /* --------------------------------------------- */
iweT@P` for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
XWNo)#_3 Akws I@@ k!bJ&} Q(b -eD]gm 看了之后,我们可以思考一些问题:
}J-e:FUF# 1._1, _2是什么?
1_;{1O+B 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。
8X278^
# 2._1 = 1是在做什么?
~4twI*f 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。
=[Z3]#h 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。
G;[O~N3n. ~6O~Fth R[*n3
wB 三. 动工
!g)rp`? 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
,)TnIByM h qhX 2 J3/Eu i]4n YYS template < typename T >
.RAyi>\e class assignment
H;q[$EUNb {
6hcK%0z T value;
@o#Yq
n3Y public :
=1VZcLNt assignment( const T & v) : value(v) {}
rQ2TPX<?a template < typename T2 >
!mB
`F C T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
C?W}/r[ } ;
.N#KW vg"*%K$a p=kt+H&; 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
suFk<^3 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
WIAukM8~ jffNA^e 0jPUDkH* )iK:BL*Nw class holder
cW"DDm
g {
zKaj<Og public :
bC) <K/Q9 template < typename T >
rce._w } assignment < T > operator = ( const T & t) const
|;d#k+/; {
4gVIuF*pS return assignment < T > (t);
4vvQ7e7 }
EQw7(r|v: } ;
m~P30) =w"Kkj>%oh /;[x3}[ 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:
c^puz2 &"27U static holder _1;
_V0%JE' Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
D:z_FNN R?tjobk! for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
+ 660/ e8N 而不用手动写一个函数对象。
(ov&iNx "!eq~/nk `CBXz!v!O o61rTj 四. 问题分析
fgC@(dvfk 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。
:qj;f];| 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。
QP%Hwt]+ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
oe3=QE 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
8|L@-F 下面我们可以对这几个问题进行分析。
pjoyMHWK ,w9|?%S 五. 问题1:一致性
DO+~ 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?|
]:'] 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
D@ !r?E` _IV!9 JL struct holder
q"DHMZB {
dxH\H?NO //
x(4"!# template < typename T >
V[WLS ?-) T & operator ()( const T & r) const
%W=BdGr[8z {
X=lsuKREZ return (T & )r;
i3d2+N` }
~F-lO1 } ;
SXO.|"M I3'UrKKO 这样的话assignment也必须相应改动:
ZitmvcMk ~ISY( & template < typename Left, typename Right >
:xbj&
l class assignment
=YfzB!ld {
j(K)CHH Left l;
FUJ<gqL Right r;
/0fHkj/J=B public :
L%<]gJtrO assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ZJF+./vN template < typename T2 >
`g) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
B*Om\I } ;
vW!O("\7K< W,H=K##6< 同时,holder的operator=也需要改动:
'Nuy/\[{\ P{:Z xli0 template < typename T >
w:iMrQeJg assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
r ?<kWR?w {
Gr)G-zE return assignment < holder, T > ( * this , t);
\&ZEIAe }
ka ;=%*7T JRZp'Ln 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。
D]rYg' 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
q8;MPXSG3 4`fV_H.8 return l(rhs) = r;
k'PvQl"I 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。
a^E>LJL 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Sl'$w4s
~-uf%= template < typename Tp >
^6F, lS _t class constant_t
z 0zB&} {
)PYh./_2 const Tp t;
%|^,Q -i, public :
?9!9lSH6% constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
H+]h+K9\7 template < typename T >
fo`R=|L[ const Tp & operator ()( const T & r) const
, /jHhKW {
5JK'2J& return t;
%g89eaEZ }
B!8X?8D } ;
8faT@J'e; $<C",& 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
iQT0%WaHl 下面就可以修改holder的operator=了
}~ N\A Li0+%ijM template < typename T >
i gjn9p&_ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
5K682+^5 {
v&7<f$5 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
8 4reyA }
.3XiL=^~Qp rnp; R 同时也要修改assignment的operator()
/0Qo( *O @Zn template < typename T2 >
!b4AeiL>w T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
@,;h!vB*= 现在代码看起来就很一致了。
m|x_++3 :hW(2=% 六. 问题2:链式操作
d#$Pf=} 现在让我们来看看如何处理链式操作。
5L~lF8 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。
,F`1VpTd8 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。
Soe2Gq 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。
v6Y[_1 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
T /IX(b'< H"k\(SPVS template < typename T >
4g}r+!T struct result_1
92.Rjz;=9? {
O;McPw<&\: typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
2@pEiq3 } ;
E_[a|N"D z8%qCq 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:
zSk`Ou8M * a1q M? template < typename T >
`k8j FB C
struct ref
}NGP! {
x?u@
j7[ typedef T & reference;
PVdN)tG5 } ;
~)>.%`v& template < typename T >
.
.S3-(xW struct ref < T &>
UzIE,A {
>"b\$",~6 typedef T & reference;
+Zr~mwM=x } ;
gW4fwE^ nhC8Tq[m 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
4}cxSl]jf! E4Ez)IaKyi template < typename T >
n5BD0q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
t0v>J9 {
7r)]9_[( return l(t) = r(t);
!O}e)t }
8y_(Iu|: 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。
c9Cc%EK 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
xx7&y!_ k $8Zg*) 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
YO?o$Hv16 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
:sLg$OF _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
(JnEso-V +5 调用divide的对象返回一个add对象。
)b=vBs`% 最后的布局是:
s6(md<r Add
Y"KJ`Rx / \
@p^EXc*| Divide 5
n+Conp/ / \
9mv0} I _1 3
x5pu+-h 似乎一切都解决了?不。
F$1{w"& 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。
a_{'I6a*, 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。
C!+PBk[9 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:
tX1`/}`` )\2KDXc template < typename Right >
/38I(0 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
V lO^0r^z Right & rt) const
FV
aC8Kw {
QHUFS{G] return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
'NfsAE }
6-/W4L)?> 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
F`(;@LO 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。
"cly99t 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。
ZF#n(Y? 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。
'Z9UqEGV 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。
a MFUj+^ 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?
n
c~JAT#' 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:
:AqtPV'
DrAIQ7Jd template < class Action >
a j
.7t=^ class picker : public Action
)1@%!fr {
/uDcJ1u66 public :
ePv`R'# picker( const Action & act) : Action(act) {}
(V'w5&f(L // all the operator overloaded
WS.g`% } ;
vSoG] :1 N=T} 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。
`U\l: ~]e 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:
KC2Z@ fz|_c*&64 template < typename Right >
fGs\R] picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
sMUpkU- {
7F~g A74h return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;qbK[3. }
A:z }|[0FP]v Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
hy%5LV<( 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。
Vjo[rUW :7obxW1X template < typename T > struct picker_maker
=ONM#DxH {
QXL .4r% typedef picker < constant_t < T > > result;
ggM~Chr } ;
h4hp5M template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
8Exky^OT| {
F9%+7Op^ typedef picker < T > result;
xSlgq|8 } ;
_:5t~29 r%X
M`;bQX 下面总的结构就有了:
W7_m,{q 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。
VnB HQ.C 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。
;XjXv' picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
_!Tjb^ 至此链式操作完美实现。
<Uf`'X\e6 > mJ`904L 'X6Y!VDd 七. 问题3
P(Zj}tGN 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。
Df *<3G KQ81Oxu*C template < typename T1, typename T2 >
tf8xc ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C|w<mryx {
H`URJ8k$Q return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
4/mz>eK" }
}-XZ1qr cwtlOg 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:
~[og\QZX Vmh$c*TE template < typename T1, typename T2 >
W_ Hoa*~ struct result_2
~@X3qja
{
jJt4{c typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
(RG "2I3 } ;
5M5vxJ)Lh |/%5~=%7 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?
fB,eeT1v?h 这个差事就留给了holder自己。
$ywROa] 0a<h,s0"2 8tna<Hx template < int Order >
/7p(%vr class holder;
r#&JfAo template <>
&V+KM"Ow class holder < 1 >
X%(NI(+x, {
xFM^-`7 public :
GJ2ZK=/ template < typename T >
/'_<~A struct result_1
J65:MaS {
m8R=wb
: typedef T & result;
"zQ<)Q]U } ;
S-~)|7d. template < typename T1, typename T2 >
y^nT
G struct result_2
o:3(J} {
vx' ] ; typedef T1 & result;
kw gLK@@%1 } ;
`VUJW]wGu template < typename T >
x^pt^KR; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
#G`K<%{?f {
]vs}-go return (T & )r;
B>=D$*_ }
=2NrmwWZs template < typename T1, typename T2 >
%,
iAngF' typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
JZ5 ";*, {
T{`VUS/ return (T1 & )r1;
j;z7T;!i }
yJ0%6],^g } ;
B)L0hi 'r\RN\PT template <>
Vky]In= class holder < 2 >
-Eq[J k {
`#8k Jt public :
Qy[S~D_ template < typename T >
=&9c5"V& struct result_1
|pG0 .p4 {
BOcD?rrZ0 typedef T & result;
-KfK~P3PF } ;
4e AMb template < typename T1, typename T2 >
ElDeXLr' struct result_2
j&Xx{ 4v {
h*!oHS~/l typedef T2 & result;
>G%oWRk } ;
=mPe
wx' template < typename T >
)X|)X,~+- typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
`zw % {
CnZEBAU return (T & )r;
5$Kj#9g-# }
M<NY`7$^ template < typename T1, typename T2 >
6<QC|>p typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
t6mv {
p[].4_B; return (T2 & )r2;
}mIN)o }
&IzNoB } ;
w3sU& |N aBG^Xhx *x]*% 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> >。
LW.j)wB] 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
(S+/e5c) 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
@|wU
@by{ YwF&-~mp7n return l(i, j) = r(i, j);
!!V1#?0jw 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
8Q)|8xpYS w $-q& return ( int & )i;
bolG3Tf| return ( int & )j;
9\WtcLx 最后执行i = j;
t1J3'lS 可见,参数被正确的选择了。
]d7A|)q 8Yf*vp>T/x (s&]V49 OPj NmdeS DmPsE6G} 八. 中期总结
2\z|/
Q 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
dW!El^w} 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
"M[&4'OM 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
zp}pS2DU 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
]adgOlM ry=8Oq&[~ L*,h=#x( S1Od&v[R /^k%sG@? A/UO cl+N 九. 简化
dhnX\/ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
!y/e
Fx 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
vazA@|^8 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
Y`eF9Im, 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
I%Yq86 +-*/&|^等
u%yYLpaKf 2. 返回引用。
qGMU>J.;c =,各种复合赋值等
Xa#.GrH6 3. 返回固定类型。
^--R#$X 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
cb0rkmO 4. 原样返回。
Ay 4P_>^ operator,
!m9hL>5vR 5. 返回解引用的类型。
rEC operator*(单目)
00dY?d{[D 6. 返回地址。
@{_X@Wv4iV operator&(单目)
4;AQ12<[1 7. 下表访问返回类型。
O< /b]<[ operator[]
kBrA ? 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
F!u)8>s+z{ operator<<和operator>>
IO
0nT \aM-m:J OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
myN2G?>; 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
"T^%HPif rCczQ71W template < typename Left >
,VEE<*'X struct value_return
ZX`x9/0& {
`5wiXsNjLY template < typename T >
N'&>bO?@` struct result_1
^9 LoxU- {
oA~0"}eS typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
AA=rjB9 } ;
4[]*=
%k['<BYG< template < typename T1, typename T2 >
E# 8|h( struct result_2
'/ Hoq {
x"RF[d typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
6|f8DX%3V } ;
C R?}* } ;
]S@T|08b -=8f*K[W \ctzv``/n 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
$!9/s S? XXA'B{@Y) 下面我们来剥离functor中的operator()
aZ\Z7( 首先operator里面的代码全是下面的形式:
^w``(-[* >#;;g2UV return l(t) op r(t)
WTl0}wi return l(t1, t2) op r(t1, t2)
SSE,G!@ return op l(t)
a*D<J}xe return op l(t1, t2)
VBDb K| return l(t) op
<D)@;A return l(t1, t2) op
o&@ y^<UQ return l(t)[r(t)]
<bg6k . s return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
XP}5i!}}7= &K9RV4M5 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
u1u;aG 单目: return f(l(t), r(t));
q5EkAh<PD| return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
SnXM`v, 双目: return f(l(t));
I{U|'a return f(l(t1, t2));
ts@$* 下面就是f的实现,以operator/为例
8,RqhT)2# H*3u]Ebh struct meta_divide
Q#ksf
h!D {
DA>nYj-s template < typename T1, typename T2 >
piIz ff static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
o~9*J)X5i {
Ps\4k#aOv return t1 / t2;
,%xat`d3,3 }
N2[j By8M } ;
@g;DA)!( %++:
K 这个工作可以让宏来做:
}93FWo. eX"Ecl{ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
z@\mn template < typename T1, typename T2 > \
pxedj static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
=+T0[|gc(r 以后可以直接用
,98 F DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
o_Y?s+~i[/ 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
VZ`YbY (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。。。)
t!J>853 I/A%3i=H g5Io=e@s 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
!- QB>`7$ 0k?]~f template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Y`-q[F?\y class unary_op : public Rettype
'" &*7)+g* {
"oZ_1qi< Left l;
"10\y{`v^ public :
V62lN<M unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(]I=';\ Wrp+B[{r\ template < typename T >
r]D>p&4 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}u0&> k|y {
+cmi?~KS* return FuncType::execute(l(t));
<GQ=PrT|/ }
$qZ6i D5bi)@G7z template < typename T1, typename T2 >
]K>bSK^TX typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+/mCYI {
+=|%9% return FuncType::execute(l(t1, t2));
`uusUw-Gf }
y,n.(?!* } ;
'3Fb[md54
j^U"GprA
tIod=a) 同样还可以申明一个binary_op
Zj ^e8u=T \j wxW6> template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
p*YV*Arv class binary_op : public Rettype
DyZ6&*s$ {
0
.T5%
_/ Left l;
9X33{ Right r;
Tl-%;X<X public :
?g@X+!RB binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
wEI?
9 bvhV template < typename T >
!e
|Bi{ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|<oqT+?i {
x.|sCqx return FuncType::execute(l(t), r(t));
c0&!S-4M }
d>zC[]1 ""N~##)8 template < typename T1, typename T2 >
0/7.RpX,. typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u`(yT<>H {
j%Uoigi return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
ObreDv^, }
\{a5]G(4s } ;
;tA$
x!5] I*cb\eU8Y ]uh/ !\ 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
3N2d@R 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
DOkuT/+ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
v6L]3O1 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。
mO]dP;, 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
5K$<Ad4$b 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。。。
).e}.Z6[i` 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
<W7WlT 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)
unz~vG1Tn 下面是修改过的unary_op
xkSVD6Km YG0b*QBY~ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
[Ran/D\. class unary_op
OBF-U]?Y {
7'{Vh{. Left l;
wr,+9uK y
)<+?@sP public :
SXJjagAoML 7,alZ"%W unary_op( const Left & l) : l(l) {}
)g3c-W= fN<Y3^i" template < typename T >
N0\<B-8+,> struct result_1
b^}U^2S% {
swJQwY typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
.VUnOdI } ;
eHd7fhW5 -GB,g=Dk template < typename T1, typename T2 >
8$X3 J[_j struct result_2
/?TR_> {
;AL:VU typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
@g" vuaG} } ;
{/aHZ<I&^h `Nz`5}8.? template < typename T1, typename T2 >
.XkVdaX typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4mX?PKvbn {
I};*O6D` return OpClass::execute(lt(t1, t2));
QJjk#*?,| }
TK~KM @" umY-1f template < typename T >
u'DpZ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8=0I4\ {
:LdPqFXj return OpClass::execute(lt(t));
c"1Z,M;G }
x1E;dbOZ 0XqxW\8_l } ;
gMPp'^g]_ YZtd IG M&Ln'BC 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
n:1Ijh
1 好啦,现在才真正完美了。
e VQ-?DK 现在在picker里面就可以这么添加了:
in K;n tAY{+N]f template < typename Right >
.EH1;/ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
I6@"y0I {
C'Y2kb return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
<Kl$ek8 }
zE/\2F$ 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。
8`]yp7ueS ]0|A\bE\S 1_Av_X B/!/2x Nqz6_! 十. bind
0bIgOLP 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。
n:k4t 先来分析一下一段例子
Unb3
Gv#O rQ U6*f H?xYS|
n int foo( int x, int y) { return x - y;}
QH,(iX6RY bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
o?a3hD bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
"QiLu=Rq 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。
[9NrPm3d 我们来写个简单的。
x#R6Ez7 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
?0+g.,9 对于函数对象类的版本:
e:C4f nf1 `)tXG template < typename Func >
P$*Ngt struct functor_trait
Sw5-^2x0' {
B_b5&M@ typedef typename Func::result_type result_type;
[8[<4~{ } ;
Y#=MN~##t 对于无参数函数的版本:
T5.^
w m&'!^{av template < typename Ret >
&"hEKIqL struct functor_trait < Ret ( * )() >
jcBZ#|B7; {
n5IQKYrg typedef Ret result_type;
/m 7~-~$V } ;
Z{yH:{Vk
对于单参数函数的版本:
2\gIjXX" ?N!kYTR%} template < typename Ret, typename V1 >
~#}T| struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
b`=g#B| {
K(d+t\ca typedef Ret result_type;
~<_WYSzS } ;
-%^'x&e 对于双参数函数的版本:
pv-c>8Wb6 jh`[Y7RJO template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
uhp.Yv@c struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
?.H]Y&XF {
={N1j<%fh typedef Ret result_type;
.V3e>8gw3 } ;
W}MN-0 等等。。。
UF*R1{ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
P~iZae
',LC!^:~Nw template < typename Func >
?#z<<FR struct func_return
._`rh {
&oy')\H template < typename T >
<yBa5m@/ struct result_1
j:/Z_v' {
g%!U7CM6h typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
fBv:
TC% } ;
[K'gvLt1 k6RVP:V template < typename T1, typename T2 >
2+~gZxHq struct result_2
:Q@/F;Z? {
uLPBl~Y
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
5/7(>ivn } ;
mw;4/
/R } ;
0(:SEiz6s FOMJRq [ ;sTl~gC 最后一个单参数binder就很容易写出来了
BOq9\g`5s P?P.QK template < typename Func, typename aPicker >
Y#~A":A class binder_1
a'dlAda {
a_?b< Func fn;
R*6B@<p,i aPicker pk;
.5}Gt>4XM public :
57gt"f 4K?
\5(b template < typename T >
JPng !tvR struct result_1
8UqH"^9.Q7 {
c%gL3kOT typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Qr4 D } ;
bcpsjUiy# 5I^;v;F template < typename T1, typename T2 >
`M 'tuQ
M struct result_2
~ A=Gra {
@7C.0>W_A typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
N~l*//Ep } ;
P*~
vWYH9 AovBKB
$ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
@DY"~ccH nw%`CnzT template < typename T >
LyWY\K a typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0< vJ*z|_ {
q^Oj/ws return fn(pk(t));
dIYf}7 P }
9!W$S[ABRB template < typename T1, typename T2 >
xy"'8uRi typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
q#8yU\J|, {
2.b,8wT/ return fn(pk(t1, t2));
WulyMcJ }
jlU6keZh` } ;
vB{iw}Hi! yGAFQ|+ Y68A+
B. 一目了然不是么?
qIsf!1I? 最后实现bind
6L$KMYHE 18QqZ,t uW=G1 *n- template < typename Func, typename aPicker >
O#=%t picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
-eyF9++` {
L+<h5>6 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
2Ki_d }
{5<fvMO!6 >V27#L2:J 2个以上参数的bind可以同理实现。
bp=r]nO 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。
Mb 4"bDBsl p^RX<L/\=_ 十一. phoenix
!|H,g wqU Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
yV\%K6d|3& W&%,XwkQ for_each(v.begin(), v.end(),
[X!w@d= i (
PS+~JwD Uc do_
NLG\*mQ [
Q!V:=d cout << _1 << " , "
S_Wq`I@b ]
"V26\ .while_( -- _1),
s_VcC_A cout << var( " \n " )
9*ZlNZ
)
>$L7J=Em );
E1OrL.A6 mY4pvpZw8 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)Arr77 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
#O\as~- operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
$Vq5U9- 那么我们就照着这个思路来实现吧:
xn503,5G*7 ~U"m"zpLP pa+'0Y]71 template < typename Cond, typename Actor >
-kMw[Y class do_while
1*dN. v:5 {
c:7F
2+p Cond cd;
2*z~'i Actor act;
uMZ~[Sz public :
<%S)6cw(3 template < typename T >
~ a`[p\ struct result_1
D^US2B {
_r{H)}9 typedef int result_type;
<a @7's } ;
V@k+RniEO .G!xcQ`? do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
6Uk+a=Ar Zdqm|_R[ template < typename T >
wb?k typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ge
GhM>G {
\\KjiT' do
NF6xKwRU]_ {
{Fw"y %a^ act(t);
Rq5'=L }
s~A-qG> while (cd(t));
Lxv 4w return 0 ;
U\?D;ABQ% }
~. vridH } ;
S1U0sP@o (!5Ta7X o&E8<e 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
eb\S pdM6 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
S7f.^8 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
e>Z&0lV: 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
b3E1S+\=~ 下面就是产生这个functor的类:
.c+U=bV- w>^(w<~Y B\c_GX Uw template < typename Actor >
3u/JcU-< class do_while_actor
[StnKQ?"wz {
HdqB B Actor act;
3P2{M}WIl public :
P|$n do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
W4^zKnH [:cD template < typename Cond >
;kk[x8$ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Intuda7e1 } ;
b},2A'X G^k'sgy. 5+M,X kg 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
`5?0yXK 最后,是那个do_
L?d?O }h45j84) <WZ{<'ajI class do_while_invoker
lK=Is
v+ {
u_^mN9h public :
IRm}?hHf template < typename Actor >
<@;}q^` do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
|gO7`F2 {
>S7t return do_while_actor < Actor > (act);
k;+TN9 }
h8`On/Ur_8 } do_;
l&+O*=#Hh A[+)PkR 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
*HR
pbe2 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
?K[Y"*y2 最后来说说怎么处理break和continue
ay7\Ae] 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。
)Ri! 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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