一. 什么是Lambda
^> d"D 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Q|Pm8{8 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,
dI,H:g G~lnX^46" a'G[!" K8iQ? class filler
d/?0xL W {
{6*UtG public :
xUs1-O1i void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
H#`&!p } ;
su=]gE@ B<!wh 1N8YD .3 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:
#
WL5p. No/D"S# Zvz}Z8jW zy9W{{:P(1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
SMm$4h R 3V/|" R2s y*sqnzgF 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
\?k"AtL du=[ r m`3gNox b@1";+(27 二. 战前分析
H:
;S1D 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
6}mSA@4& 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
u7u1lx>S +Kg3qS" e]d\S]5 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
k*T&>$k}^ /* --------------------------------------------- */
hniTMO vector < int *> vp( 10 );
qQ<7+z<4KP transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
%aJ8wYj*
/* --------------------------------------------- */
Luh*+l-nO sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
y=WCR*N /* --------------------------------------------- */
cT^x^% int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
'P >h2^z /* --------------------------------------------- */
FiN B$A for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
rOq>jvy /* --------------------------------------------- */
V_Y2 @4 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
g>Kh? ( cNuBWLG cA
B^]j `>$l2, 看了之后,我们可以思考一些问题:
I*
JSb9r 1._1, _2是什么?
yi1V \8DC 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。
fL R.2vJ 2._1 = 1是在做什么?
ez *O'U 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。
cU=/X{&Om 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。
[IuF0$w=dj |G>Lud =^3B&qQNq 三. 动工
Js8d{\0\ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
UXV>#U? cX-)]D /SYzo4( WO6; K] template < typename T >
T_?,? class assignment
GI*2*m!u {
h]okY49hY T value;
*}`D2_uP public :
vJ!<7 l& assignment( const T & v) : value(v) {}
*Ry
"`" template < typename T2 >
5},kXXN{+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
$P~Tt 4068 } ;
3MFb\s&Fq IDv|i.q3 r*s)T`T}} 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
|h1Y3 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
lw 9rf4RF cY\"{o"C O0#9D'{ ~f>km|Q{u class holder
(&Z`P {
-7l)mk public :
Z vO,1B template < typename T >
;;l-E>X0 assignment < T > operator = ( const T & t) const
o8lwwM* {
-nrfu) G return assignment < T > (t);
v/lQ5R1 }
}fKpih } ;
27KfT]= a7Rg!%r g{06d~Y 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
cH%#qE3 0FD+iID static holder _1;
WKPuIE: Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
c 7uryL Syj7K*,%bZ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
O(QJiS 而不用手动写一个函数对象。
^iq$zHbc0u +'!vm6 x,SzZ)l-9 UN*XLHio 四. 问题分析
wsNM'~( 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。
Mw+8p}E 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。
*6e 5T 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
d4zqLD$A 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
^d2bl,1 下面我们可以对这几个问题进行分析。
T&`H )o cU'^
Ja?% 五. 问题1:一致性
Lcyj,R 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
_n+./B 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
#e8NF,H5 KzC`*U[
struct holder
;ywQk| r {
pP6pn~} //
W=T}hA#` template < typename T >
Eo }mSd T & operator ()( const T & r) const
xc+h
Fx {
hVcV_ return (T & )r;
u*$ 1e }
U0:tE>3` } ;
2x7%6' mmj6YQ0a 这样的话assignment也必须相应改动:
ES#K'Lf IuQY~! template < typename Left, typename Right >
SrVJ Q~:> class assignment
jreY'y: {
e/<Og\}P/ Left l;
}~RH!Q1 Right r;
,4wZ/r>
d public :
Lc<C1I 5= assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
W|FP j^*t template < typename T2 >
GUyc1{6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
EI29; } ;
'J`%[,@V xv{iWJcs 同时,holder的operator=也需要改动:
m_z1|zM}o H+>l][ template < typename T >
ZdD]l*.\i assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Rz!E=1Y$ {
f}'E|:Z 7k return assignment < holder, T > ( * this , t);
n2+eC9I }
:h&*<!O2B` {]}}rx'|P 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。
ega< {t 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
:hp=>^$Y /L1qdkG return l(rhs) = r;
WBA0!
g98 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
F:CqB| 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
dB`YvKr# P==rY5+s` template < typename Tp >
;,y9 class constant_t
zA![c l>$ {
@])qw_ const Tp t;
RJ%~=D public :
l*]L=rC constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
By8C-jD template < typename T >
^L;`F const Tp & operator ()( const T & r) const
yp=2nU"o {
B=/*8,u return t;
8yH) 8:w }
bYEq`kjzc } ;
~T')s-,l,: 5s>$ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
sYt8NsQ 下面就可以修改holder的operator=了
3H%oTgWk K@6tI~un template < typename T >
j`\} xDg assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
]OoqU-q {
1(Kd/%]{ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
.!
LOhZ
}
TZq']Z)# j"E_nV:Qc 同时也要修改assignment的operator()
%cD7}o:u 1x]U&{do template < typename T2 >
i%M2(8&^Q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
;fhFv&`mE 现在代码看起来就很一致了。
*N$#cz
?R0sY
?u 六. 问题2:链式操作
HzM^Zn57% 现在让我们来看看如何处理链式操作。
ejwFQ'wTx 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
67Ai.3dR 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
H;<hmbN?d 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
h]<Ld9 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
;b$(T5 .3,s4\.kT template < typename T >
:<s)QD struct result_1
iuq-M?1 {
GP uAIoBo typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
]w FFGy } ;
}`yIO"{8n MOyQ4<_ 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:
un[Z$moN" lhx6+w template < typename T >
L^VG?J
struct ref
{vAq08 {
a Kb2:1EQ typedef T & reference;
"j9,3yJT } ;
JLRw`V,o7 template < typename T >
fAf sKO* struct ref < T &>
PKu+$ {
UGEC_ typedef T & reference;
q]tPsX5{* } ;
J;+iW*E: )5Kzq6. 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
A%u-6" _ 9Tv*@ template < typename T >
<?,o
{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
*;O$=PE {
;*+jCL2F return l(t) = r(t);
/+Xv(B }
|J2Rwf 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。
G7`7e@{ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
9xC,i
) q?&vV`PG5 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
Tm@mk _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
y&A*/J4P _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
0,nDyTS^ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
]xA;*b;|h 最后的布局是:
5>q|c`&}E Add
7[:9vY / \
DPi%[CRH Divide 5
f>5{SoM / \
$\$5::}r _1 3
<O>r e3s 似乎一切都解决了?不。
9>qR6k? 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
T?)?"b\qz 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
:=^JHE{ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
%?_pSH}$! ) ]U-7 template < typename Right >
JMw1qPJQ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
r<Ll>R Right & rt) const
xe|o(!( {
N/Z3 EF_ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
A--Hg-N| }
YQiTx)_ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
9~<HTH 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。
d> `9!) 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。
|~W!Y\l- 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。
YrjF1hJ 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。
-d6|D?}S 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?
mKPyM<Q 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:
L\5j"]
}` #5N#^#r" template < class Action >
MVH^["AeR class picker : public Action
d5%A64? {
'
V;cA$ $ public :
H6x~mZu_:T picker( const Action & act) : Action(act) {}
I'
ej?~ // all the operator overloaded
\QstcsEt } ;
KDuM; GrW+P[j9 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。
AIF?+i%H} 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:
fEWS3`Yy pA+W
8v#* template < typename Right >
sbrU;X_S picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
x;l\#x/< {
{$ HW_\w return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
&|IY=$- }
t%n1TY, UBrYN'QRNt Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Ja|! fT 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。
x,STt{I= *]p]mzc template < typename T > struct picker_maker
j\("d4n%C {
h2zuPgz, typedef picker < constant_t < T > > result;
,g#=pdX; } ;
1 +O- g template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
jnYFA[Ab {
hUcG3IOBf typedef picker < T > result;
q[nX<tO } ;
.KGW#Qk8 _0 USe 下面总的结构就有了:
(01M 0b# 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。
~C{d2i 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。
bPAp0}{Fu picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
:O{`!&[>L 至此链式操作完美实现。
PtCwr)B, -wy$ ?Ha =K =FzV'_~ 七. 问题3
0iinr:=u 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。
T/V8&'^i ny|ni\6 template < typename T1, typename T2 >
@3K)VjY7 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5u
MP31 {
4$+1jjC]>~ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
_y#t[|}w }
4iBp!k7 "~9 !o" 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
;WC]Lf<Z^ 29
L~SMf template < typename T1, typename T2 >
r+217fS> struct result_2
KcglpKV` {
t;TMD\BU typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
zy~vw6vu } ;
^1BQejD u{,e8. Z 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
Aj#CB.y 这个差事就留给了holder自己。
lV:R8^d %'nM!7w@I ^<'5 V) template < int Order >
V{p*N* class holder;
+ O=wKsGD template <>
z*. 4Y class holder < 1 >
#Sr_PEo
_ {
5vj;lJKcd` public :
57Q^"sl template < typename T >
x'{L %c>L struct result_1
)C5<puh {
N0oBtGb typedef T & result;
t>. mB@se| } ;
+u#;k!B/> template < typename T1, typename T2 >
,OsFv}v7 struct result_2
|G~LJsXW!v {
p [4/Nq,c typedef T1 & result;
yjaX\Wb[z[ } ;
4P(Y34j template < typename T >
r`pg`ChHv typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
%<CahzYc6 {
5 e~\o}] return (T & )r;
#:_qo }
UM(tM9 template < typename T1, typename T2 >
r j#K5/df typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
vcy}ZqWBO {
,di'279| return (T1 & )r1;
~Jrtm7 }
]y>)es1 } ;
-Mx"ox !Low%rP template <>
r5h}o)J class holder < 2 >
bYGK}:T8U {
iUJqAi1o public :
{5QIQ template < typename T >
IqJ7'X struct result_1
uIvy1h9m {
0tv"tA; typedef T & result;
ce{(5IC } ;
m_\w) template < typename T1, typename T2 >
>KmOTM<{ struct result_2
97lM*7h; {
8Eyi`~cAiH typedef T2 & result;
0f}zm8p7. } ;
v=zqj}T template < typename T >
9>\P]: typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
HpSmB[WF {
o?$kcI4 return (T & )r;
]ppi962Z }
+dw$IMwb template < typename T1, typename T2 >
tfW/Mf typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
swJ3_WhbdT {
\Y&* sfQ return (T2 & )r2;
`,gGmh }
CB{%~ } ;
="<5+G 6!bp;iLKy ifTMoC% 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
R]O!F)_/' 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
kwU~kcM 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
v!n\A}^: d0$dQg return l(i, j) = r(i, j);
23 j{bK 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
SQhk)S j&6'sg;n) return ( int & )i;
2`hc0
IE return ( int & )j;
.}n, 最后执行i = j;
WPi^;c8 可见,参数被正确的选择了。
YUU|!A8x u;\:#721 mX3~rK>@~ vp@ %wxl!: @RGVcfCG) 八. 中期总结
!Z[dK{f" 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:
eIBHAdU+g/ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
.|[ZEXq 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
EN/>f=% 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
@ c,KK~{ eSo/1D [,[;'::=o4 }6ObQa43 Rp$t;=SMD MF:]J 九. 简化
]H<5]({F 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
&$F4/2|b% 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
`##qf@M
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:
[lZo'o 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
d MQ]= +-*/&|^等
B7r={P!0 2. 返回引用。
[~03Z[_"/ =,各种复合赋值等
M:x?I_JG8 3. 返回固定类型。
&~VWh}=r 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
]vj4E"2; 4. 原样返回。
,CqJ(( operator,
qOy3D~ 5. 返回解引用的类型。
^*.S7.;2o operator*(单目)
9s\(yC8h 6. 返回地址。
V\Oe ]w operator&(单目)
;/+VHZP; 7. 下表访问返回类型。
+]Ca_` operator[]
Y2709LWmP 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
i
bAZ*I operator<<和operator>>
Ncr38~;w ;d$PQi OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
*fyC@fI> 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
^DVj_&~ 7L~LpB template < typename Left >
%"tLs%"7=P struct value_return
.2?txOKh {
k[lYdk template < typename T >
c4QegN struct result_1
d~+8ui{-U {
8m,PsUp7 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
qjcy{@ j } ;
2,,zN-9mt ]-h$CJSY template < typename T1, typename T2 >
fFP>$ struct result_2
T \%{zz_( {
s`"o-w\$> typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
[DrG;k ? } ;
Ei!t#'*D< } ;
3GVE/GtU )9'eckt *>Sb4: 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
`k y>M- '5xf?0@s. 下面我们来剥离functor中的operator()
Z#7T!/28 首先operator里面的代码全是下面的形式:
*:t]|$;E\ i!8 o(!I return l(t) op r(t)
Fx#0
:p return l(t1, t2) op r(t1, t2)
)=VSERs return op l(t)
$nN`K*% return op l(t1, t2)
86Q\G.h7 return l(t) op
]jo^P5\h> return l(t1, t2) op
bg.f';C return l(t)[r(t)]
XE8~R5 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
L~e\uP 2q}M1-^ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
_4qP0LCa 单目: return f(l(t), r(t));
|lH~nU.* return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
A*l(0`aWq 双目: return f(l(t));
v_Om3i9$E return f(l(t1, t2));
+zodkB~) 下面就是f的实现,以operator/为例
s@C KZ` 9L3#aE]C struct meta_divide
c%1<O!c {
*&p `8: template < typename T1, typename T2 >
zTi%j$o static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
;)Rvk&J5 {
|k5uVhN return t1 / t2;
d{_tOj$ }
[@D+kL*> } ;
WK7=z3mu U9:?d>7 这个工作可以让宏来做:
,EPs>#d sO7$b@"u. #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
ca>6r` template < typename T1, typename T2 > \
c +Pg[1- static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
`>:ozN#)\ 以后可以直接用
[s?H3yQ. DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
A#9@OWV5f 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
cJ9:XWW (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
l:NEK`>i (WT0j }W&hPC 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
S.o 9AUv9 )@DT^#zR template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
aYQ!`mS::M class unary_op : public Rettype
v5"5UPi- {
X\3IY:Q@T Left l;
/BC(O[P public :
;u;Y fOr unary_op( const Left & l) : l(l) {}
>L$g ;(g 3UeG>5R template < typename T >
jJ%
*hDZ6t typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
f(q^R {
SF*!Z2K return FuncType::execute(l(t));
ahgm*Cpc }
x7$U $q#|B3N% template < typename T1, typename T2 >
v8!
1"FYL typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X$,#OR {
2YvhzL[um return FuncType::execute(l(t1, t2));
#5HJW[9 }
5A]IiX4Z } ;
Zf;1U98oC (:3rANY| 1G/bqIMg63 同样还可以申明一个binary_op
Ve>*KHDSt S3nA}1R template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
F?2(U\k# class binary_op : public Rettype
vPuPSE%M {
.E:QZH' M Left l;
?! dp0< Right r;
@Tmqw(n{ public :
` c~:3^?9d binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
*LJN2; BBw]>* template < typename T >
'qBg^c typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:HhLc'1Jw {
oD_'8G} return FuncType::execute(l(t), r(t));
,X6.p }
DmAMr=p *,1^{mb template < typename T1, typename T2 >
#p~tkQ:'1 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k!E`Xeob {
GIQ/gM?Pv return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
ji{V# }
d|Wpub } ;
cw#p!mOi~ . (*V|&n K V^` 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
G`E%uyjG$j 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
*g&[?y`UC DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
?bbu^;2*f 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
?b, eZ+t 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
,c_[`q\ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
5}gcJjz 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
]t_AXKd 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
u{=(]n 下面是修改过的unary_op
o PRvd_~ reLYtv template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
m<005_Z0Q class unary_op
[>#?C*s {
~]?Q'ER Left l;
&s_O6cqgh QFIdp R. public :
X
tZ0z? g<oSTAw unary_op( const Left & l) : l(l) {}
C$ cX{hV S*rgYe!E template < typename T >
W|~Lmdzj struct result_1
msg&~"Z {
+g ovnx typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~Bn#AkL } ;
"
M8j? FX )g\=ov template < typename T1, typename T2 >
(qHI>3tpY struct result_2
T#?KY {
{y=H49 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
oz%ZEi\bW } ;
(i>VJr Zeyhr\T template < typename T1, typename T2 >
{c|nIwdB typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5~4I.+~8 {
dsqqq,>Q return OpClass::execute(lt(t1, t2));
f33'2PYl }
x,
a[ p\1 95^w" [}4Q template < typename T >
h";G vjy typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
("o<D{A {
2S}%r4$n} return OpClass::execute(lt(t));
qQ%zSJ? }
*\m
53mb AS`0.RC- } ;
/ 78gXHv <I'kJ{" MGX %U6 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
x_{ua0BLDf 好啦,现在才真正完美了。
F>2t=r*9 现在在picker里面就可以这么添加了:
LlL\7?_; cqr!* template < typename Right >
eSoOJ[&$ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Wcn3\v6_ {
Y&`Vs( return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
$bh2zKB) }
~\DC
) 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
~}w(YQy=y uF9p:FvN8 ]oP2T:A U#1T
HO` `zRgP# 十. bind
VkhZt7]K}B 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
u*{hXR-" 先来分析一下一段例子
+jO1?:Lr B`<(qPD -\\}K\*MJ int foo( int x, int y) { return x - y;}
7J./SBhB bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
|f'U_nE#R/ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
neJNMdv@T 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
g}|a- 我们来写个简单的。
fGb(=l
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
IV_uf 对于函数对象类的版本:
z,}1K! c>{X(Z=2 template < typename Func >
]ms#*IZ struct functor_trait
r
vVU5zA4H {
e{U`^ao`F8 typedef typename Func::result_type result_type;
IB
/.i( } ;
QkZT%!7 对于无参数函数的版本:
o1MI&}r b*qkox;j template < typename Ret >
% ~J90a struct functor_trait < Ret ( * )() >
g$kK)z {
UtG@0(6C typedef Ret result_type;
v<_}Br2I[ } ;
I:uxj% 对于单参数函数的版本:
)QaI{ z 2{!'L'km template < typename Ret, typename V1 >
a+szA}; struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
$&EZVZ{r {
's@v'u3 typedef Ret result_type;
Wt()DG|[ } ;
,W5pe#n 对于双参数函数的版本:
G{}E~jDi? AUcq\Ys template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
y.JAtsxD struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
~ YO') {
"v/^nH typedef Ret result_type;
)FT~gl% } ;
\% !]qv 等等。。。
"w=p@/C 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
sn2SDHY U# Y?'3 : template < typename Func >
?*K;+@EH struct func_return
f'\I52;FB {
?+D_*'65D template < typename T >
Run)E*sf struct result_1
9 }|Bs=q {
oiJa1X typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
5*[zIKdt2 } ;
b:\I*WJ %Ub"V\1 template < typename T1, typename T2 >
C"k8M\RW? struct result_2
k7>* fQ89@ {
6.~HbN typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
.hn{m9|U } ;
pnca+d } ;
)"|'= (k6=o';y jr~ +}|@{ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
-
4' yp G~a;q+7v'$ template < typename Func, typename aPicker >
Hlp!6\gukp class binder_1
Otj=vGr0 {
%bZ3^ ub}t Func fn;
U|g4t=@ZR aPicker pk;
# Fw<R'c public :
t<$9!" ($7>\"+Tl template < typename T >
Zg5@l3w struct result_1
M7Cq)cT {
:35J<oG typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
[esjR`u } ;
ETV|;>v )K -@{v^| template < typename T1, typename T2 >
5b0Ipg struct result_2
Cq
!VMl>hP {
8II-'%S6q typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
-0YS$v%au> } ;
0@C`QW%m ~bL(mq binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
8? W\kf$ !9356) cV template < typename T >
6aK'%K typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$.R$I&U {
\! Os!s return fn(pk(t));
DC]FY|ff }
g v&xC 6> template < typename T1, typename T2 >
+z+25qWi typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^(V!vI* {
rs~RKTv- return fn(pk(t1, t2));
;EW]R9HCH }
~PHAC@pU } ;
W!4GL>9m}A @NlnZfMu QL-((dZ< 一目了然不是么?
7F4$k4r< 最后实现bind
dZ9[w kn Os*,@N3t V7N8m<Tf template < typename Func, typename aPicker >
{{ R/:-6?@ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
*oY59Yf {
QJTGeJ
Y return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
NAZxM9 }
bICi'` MkC25 2个以上参数的bind可以同理实现。
q!7z4Cn 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
6?+bi\6 P}~6yX 十一. phoenix
ZWG$MFEjl Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
]d9;YVAU lD6hL8[ for_each(v.begin(), v.end(),
&w*.S@ ; (
6f?5/hq do_
!a[
voUS [
QV L92" cout << _1 << " , "
:o*{. ]
Fb*^GH)J .while_( -- _1),
AVOqW0Z+y cout << var( " \n " )
8n?P'iM )
3VCyq7B^ );
}LM^>M% (5_l7hWY 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:
uWG'AmK_#E 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
isj<lnQ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
NlU:e}zGR 那么我们就照着这个思路来实现吧:
16ke CG\ J}i$ny_3OB rxI?|}4 template < typename Cond, typename Actor >
;pU9ov4) class do_while
x(hUQu 6 {
1mJBxg}( Cond cd;
tJUMLn? Actor act;
U/&?rY^| public :
$ZK4Ps -$ template < typename T >
!
D'U:) struct result_1
D(~6h,=m {
|LcN_,}6 typedef int result_type;
cwz
% LKh } ;
\kzxt/Ow G( nT.\ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
LdU, 32 >
9JzYI^ template < typename T >
_Eq:Qbw# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\$VtwVQ,b {
|C=^:@}ri? do
hK@1
s {
bRLmJt98P act(t);
lR{eO~'~V }
#|A
@ while (cd(t));
Y%^&aac Z return 0 ;
GJy><'J,!> }
00%$?Fyk } ;
1#(,Bq4 2OAh7 '8< w]"Y1J(i 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
s8WA@)L 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。
z/F(z*'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。
QD+dP nZu 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。
w<J$12
"p+ 下面就是产生这个functor的类:
Vhz?9i6|g^ '|J-8" }f^K}*sK$5 template < typename Actor >
3i?{E^ class do_while_actor
;g^QHr {
?.v!RdM+ Actor act;
S%Pk@n`z] public :
6%U1%; do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Gw~^6( Qu J^
P/2a#a template < typename Cond >
cP$b>3O picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
G&/}P$ } ;
fyYv}z O(~`fN?n Q'*-gg&) 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
}}cVPB7 最后,是那个do_
BtBy.bR fk*JoR.o >f'nl class do_while_invoker
^-~.L: }q {
q_OIzZ@ public :
/w_Sc{ template < typename Actor >
H^K(1
do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Rk"VFe>r {
viD+~j18 return do_while_actor < Actor > (act);
, *e^,|# }
8BE OE< } do_;
0w8Id
. , <rRmbFH# 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
15iCJ p 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
vFL3eu# 最后来说说怎么处理break和continue
,":"Op61 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。
Toy~\ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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