一. 什么是Lambda
exiCy1[+ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
aW$sd) 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
K=;z&E=<c a-MDZT<xA+ 5)wz `OS razVO]]E class filler
?dl7!I@<E< {
iN %kF'&9 public :
~gNa<tg"1 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
)V*Z|,#no } ;
ULIbVy7Y frWw-<HoI <T>C}DGw 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
7H:1c=U I0h/x5 XkHO = oP$NTy[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
X2 c<. 9fp1*d [[}KCND 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Du k v[/60 $z"3_4a vrXUS9i. %G1kkcdH< 二. 战前分析
B<SuNbR 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
_Y4%Fv>@ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
>V2Tr$m j +/'3=!oyd UiqHUrx for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
oyZ}JTl(Q /* --------------------------------------------- */
<5?.s<
y$" vector < int *> vp( 10 );
FX`SaY>D transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
h|$.`$ /* --------------------------------------------- */
Kr3L~4> sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
YDE;mIW /* --------------------------------------------- */
M.O3QKU4 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
IGeXj%e /* --------------------------------------------- */
(, Il>cR4 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
.uG|Vq1v /* --------------------------------------------- */
494"-F 6 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
d[;S n:B w[~O@:`]<o J+r\EN^9 3qR%Mf' 看了之后,我们可以思考一些问题:
;HtHN
K(o 1._1, _2是什么?
jc)[5i0 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。
DF|(CQs9 2._1 = 1是在做什么?
-.~Dhk 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。
x9)^0Hbo 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。
$-H#M]Gq vY&[=2= 78&jaw*1A 三. 动工
{s&6C- 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
~1jSz-s JE9SPFQx9M {hr>m,O% Hy`Ee7> template < typename T >
u;R< class assignment
0l=g$G
\% {
p0U4#dD6 T value;
^vPM\qP#g public :
9(g?{ 6v| assignment( const T & v) : value(v) {}
I]t ",s/j template < typename T2 >
uH7$/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
T2|dFKeWG } ;
6K501!70g6 ;WxE0Q:!~ x8YuX*/I 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
'o;>6u<u 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
V+myGsr` ejP273*ah 4n_f7'GZg mcvd/ class holder
7~n<%q/6 {
VX0q!Q public :
^EY^.?Mg template < typename T >
p2s*'dab7 assignment < T > operator = ( const T & t) const
N]f"+ {
N=R|s$,Oy9 return assignment < T > (t);
fgcI55&jV{ }
<pJeiMo } ;
}{/3yXk[G YBb%D @k~'b 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:
uf4C+ci ?hu}wl) static holder _1;
s @\UZC Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
0h ^&`H: '}3@D$YiM% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
's#"~<L^e 而不用手动写一个函数对象。
y^pzqv y
qDE|DIez
&!7{2E\7C Kgh@.Ir 四. 问题分析
zSt6q 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
M{M>$pt 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。
!@j5 yYf 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
w$%d"Jm#X 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
g*]Gc% 下面我们可以对这几个问题进行分析。
}Jfi"L Ch;C\H:X 五. 问题1:一致性
P(B:tg 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
KtH-QQDluj 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
nHiE$Y $}kT)+K struct holder
rik-C7 {
zE$KU$ //
VE3,k'^v template < typename T >
:rr;9nMR[ T & operator ()( const T & r) const
)"SP >2} {
_4H
9rPhf return (T & )r;
Reci:T(_ }
cZ>h [XX[ } ;
o9&&u1`M/ hes$LH 这样的话assignment也必须相应改动:
^=kUNyY qRy<W template < typename Left, typename Right >
T#&tf^; class assignment
gG5@ KD6k {
~:8}Bz2!5 Left l;
s az<NT Right r;
Tp7*T8 public :
3@xn<eu assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
[wKnJu template < typename T2 >
kC~\D?8E= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
zl~`> } ;
6R_G{AWLL H#yBWvj*H 同时,holder的operator=也需要改动:
v(PwE B] dG5p`N% template < typename T >
^B)iBfZ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
.8[Uk^q {
/q.iUwSK> return assignment < holder, T > ( * this , t);
E=PmOw7b }
-1^dOG6* !=sM `(=~ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
YXeL7W 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
g~,"C8-H )qxZHV return l(rhs) = r;
i n}N[ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
Q#+y}pOLP 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
_; 7{1n #9=as Y template < typename Tp >
Z.:g8Xl-6 class constant_t
mRJX, {
RE*;_DF const Tp t;
|"7F`M96I public :
6[cC1a3r: constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
vd0;33$L template < typename T >
,LD[R1TU8 const Tp & operator ()( const T & r) const
3 *0/<1f1! {
c& &^Do return t;
frsqnvm;+ }
mBb;:-5 } ;
Yfro^}f Q:U^):~ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
^P)W/2 下面就可以修改holder的operator=了
j^ y9+W_b a g=,oYn template < typename T >
G.ag$KF assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
0[ (Z48 {
(7v]bqfw return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
AHa%?wb }
lt:xN?--A? }ZPO^4H;- 同时也要修改assignment的operator()
HfQZRDH /HlLfW template < typename T2 >
&35 6
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
?_hKhn%K9
现在代码看起来就很一致了。
)83UF
r4kP heLWVI[so 六. 问题2:链式操作
bLSZZfq 现在让我们来看看如何处理链式操作。
w4 R!aWLd 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
dS+/G9X^ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
=1/d>kke 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
6.uyY@Yx 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
?zFeP6C "t[9EbFL template < typename T >
>gQJ6q struct result_1
}@+3QHwYU {
N*vBu` typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
'{e9Vh<x } ;
pb>TUKvT& 6oh\#v3zV 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
:K-05$K U/9i'D[|{ template < typename T >
"4`i]vy8 struct ref
5"5tY {
% 3"xn!'vf typedef T & reference;
kPuY[~i% } ;
\w;d4r8x template < typename T >
;F)j,Ywi)H struct ref < T &>
QJeL&mf {
'>8IOC typedef T & reference;
_zuaImJ0o } ;
8XS_I{}? HUP~ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
p,(gv])ie Nft~UggK template < typename T >
G=1&:nW' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
>M2~BDZ {
{Kbb4%P+h return l(t) = r(t);
@y"/hh_? }
F_<n8U:Y 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。
!06
!`LT 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Z$a5vu*pg $oPx2sb 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
//x^[fkNq) _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Z}b25) _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
g?TPRr~$9 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
MXVQ90 最后的布局是:
pZVT:qFF Add
][gr(-6 8 / \
v--Qbu Divide 5
WNO|ziy / \
2rzOh},RS _1 3
vS@;D7ep 似乎一切都解决了?不。
PG51+# 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
9)y7K%b0 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
-VC
kk OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
-l:4I6-hi _S$SL%;\ template < typename Right >
/-{C,+cB assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
FV 0x/)<z Right & rt) const
9 a$\l2 {
sxP1.= W return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
vO?\u`vY }
}|KNw*h$ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
@zQ.d{ 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。
x>C_O\ 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。
g-4m.; 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。
yA+NRWWj 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。
b6]MJ0do 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?
3dl#:Si 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:
?3duW$` k}0Y&cT!rU template < class Action >
l?f%2:}m class picker : public Action
XCN^>ToD {
[.
rULQl public :
6d# 7 picker( const Action & act) : Action(act) {}
=ws iC' // all the operator overloaded
ZyJ-}[z } ;
_l ,_NV&T dcn/|"jr Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
Ifx
EM 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
t.s;dlx[@ qV7F=1k] template < typename Right >
VfV|fuW picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
cFV)zFu {
;Xr|['\' return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
u&E$( }
:j<ij]rsI Ic<J]+Xq Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
D#.N)@\ 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。
|/YwMBi iXgy/>qgT template < typename T > struct picker_maker
e`7dRnx&0 {
*WQl#JAr typedef picker < constant_t < T > > result;
~MpcVI_K } ;
?=FRnpU? template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
r@30y/C {
a,/wqX typedef picker < T > result;
U+4W9zhwo } ;
3}F{a8iIm C/JFb zVx 下面总的结构就有了:
^e~m`R2fHh 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。
b}-/~l-: 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。
r8wip\[ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
#
o;\5MOE% 至此链式操作完美实现。
(fTi1
I! )q8!:Z OL2 b 七. 问题3
N E/ _ 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。
,zP.ch0K {0~xv@ U template < typename T1, typename T2 >
m"|AD/2;( ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
o3ZqPk]al {
e.>>al return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
,|7!/]0& }
gm1 7VrC N
t-8[J 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:
!l7D1i~ -*nd5(lY& template < typename T1, typename T2 >
HX`>"
?{ struct result_2
z0F'zN3J {
vNn$dc typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
dBeZx1Dy } ;
aGx[?}= }rKKIF^f\S 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
.B? J@, 这个差事就留给了holder自己。
~USU\dni qrLE1b 1$ S O#R5Mu2N template < int Order >
F8*zG 4/& class holder;
5;:964Et template <>
G,-x+e" class holder < 1 >
66Tx>c"H {
cg|C S? public :
qN@-H6D1= template < typename T >
_yu_Ev}R struct result_1
Mv 1V
Vk {
1=^edQ+ typedef T & result;
BIn7<.& } ;
;XDGlv% template < typename T1, typename T2 >
OGGuV Y struct result_2
7.!`c-8
u {
fEYo<@5c] typedef T1 & result;
|K11Woii } ;
Y )](jU%o template < typename T >
=K`]$Og}8 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
FJC}xEMcN {
?,AWXiif return (T & )r;
SQhw |QdG }
WvVf+|Km template < typename T1, typename T2 >
Eq82?+9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
B.ar!*X {
"l7))>lL return (T1 & )r1;
dp=#|!jc }
+}Q@{@5w } ;
]ff5MY 36 ,Srj38p template <>
+=JJ=F) class holder < 2 >
cpJ(77e {
sR*.i?lN public :
w"/RI#7. template < typename T >
24L
=v struct result_1
kfQi}D'a {
x4e8;A(y typedef T & result;
4)OM58e} } ;
iO2%$Jw9\ template < typename T1, typename T2 >
/t;Kn m struct result_2
>"%}x{| {
B Sc5@; typedef T2 & result;
8^U+P% } ;
YgCSzW&( template < typename T >
cd-;?/ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
n1;y"`gHk {
&LM ^,xx} return (T & )r;
r_EuLFM A }
\NTNB9>CO template < typename T1, typename T2 >
l99{ eD typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
!tckE\ h#N {
U|YIu!^ return (T2 & )r2;
Tu9[byfrI }
lRr ={
>s } ;
YLAGTH0.] r!WXD9# etD8S KD 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_?i l]l 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
f83Tl~ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
0X:
:<N@ hrZ=8SrW return l(i, j) = r(i, j);
se, 0Rvkt 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
7$/%c{o idLCq^jnJ return ( int & )i;
*5Aq\g,n return ( int & )j;
/GDGE } 最后执行i = j;
ET:B" 可见,参数被正确的选择了。
!ZC0 n` tw?\bB ")?NCun> A"W}l)+X "JBTsQDj! 八. 中期总结
s"g"wh', 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
0s+pcqOd^ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
)?D w)s5 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
&
~*qTojj 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Btu=MUS d%C:%d Ad'b{C% RbA.%~jjx* /N?vVp v<SCh)[-p 九. 简化
d(> 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
)?qH#>mD6 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
{;[W'Lc 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
yccF#zU 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
\Tii
S +-*/&|^等
4Bc< 2. 返回引用。
Xj+oV =,各种复合赋值等
WUesTA> 3. 返回固定类型。
f:6%DT~a&C 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
F>!gwmn~ 4. 原样返回。
o 2Okc><z operator,
<xpHlLc 5. 返回解引用的类型。
.)Af&+KT operator*(单目)
g-cC&)0Q 6. 返回地址。
*k%3J9=-1 operator&(单目)
}M+2 ,#l 7. 下表访问返回类型。
!?%'Fy6t operator[]
C6P(86? 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
|4tnG&= operator<<和operator>>
LG6k
KG g3"eEg5 NY OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
n;+e( ob;; 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
XnCrxj Js("H template < typename Left >
;?`l1:C5) struct value_return
?5yj</W {
,O[Maj/ch template < typename T >
4X^{aIlshk struct result_1
_# mo6')j {
v7kR]HU[y typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
'dFhZ08u} } ;
P
O{1u%P RXDPT template < typename T1, typename T2 >
fvUD'sx struct result_2
C"=^(HU {
^%<t^sE typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
!"e~HZmr } ;
OYC\+
= } ;
4EB&Zmg[K FID4@-- O{F)|<L(G 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
7:>VH>?D -Ze{d$ 下面我们来剥离functor中的operator()
!;1$1xWK 首先operator里面的代码全是下面的形式:
iNxuQ7~ 6QC=:_M; return l(t) op r(t)
7KzMa%= return l(t1, t2) op r(t1, t2)
3>I return op l(t)
8iDg2_l`G return op l(t1, t2)
-<0PBl return l(t) op
Q:#Kt@W return l(t1, t2) op
V&>\U?q: return l(t)[r(t)]
|y*-)t return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
*i>?YT k5=VH5{S 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
V;V,G+0Re 单目: return f(l(t), r(t));
OSsxO(;g return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
aYyUe> 双目: return f(l(t));
},=0]tvZG# return f(l(t1, t2));
5v
uB87` 下面就是f的实现,以operator/为例
qK9\oB%s7 1p[Z`m*9 struct meta_divide
dT9ekNQB {
1>!wm0;x template < typename T1, typename T2 >
v-J9N(y" static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
ps*dO {
Lk-%I? return t1 / t2;
clwJ+kku@ }
w|uO)/v } ;
rq.S0bzH W"@FRWcd 这个工作可以让宏来做:
P(Fd|).j$ RRBokj)] #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
+&p}iZp template < typename T1, typename T2 > \
TBzOz:k static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
}uTe(Rf 以后可以直接用
dK=<%)N DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
# XD-a 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
d5x>kO'[l (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。。。)
'xC83}!k :gNTQZR ]-D;t~ 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
1;4]
HNI #''q :^EQ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
rU{E} class unary_op : public Rettype
E|aPkq]
{
1M4I7*r Left l;
]757oAXl public :
nv9kl Q@ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
+cw;a]o^> )/hb9+S template < typename T >
=7Wr typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g`skmHS89 {
r9a?Y!( return FuncType::execute(l(t));
{[&_)AW6m% }
c
QjzI# Wy'H4Rg8 template < typename T1, typename T2 >
AV0C9a/td typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1f"LAs`% {
ZXf^HK return FuncType::execute(l(t1, t2));
+P&;cCV`S3 }
'e3[m } ;
_TRO2p0 c==` r
C 6L~tUe.G 同样还可以申明一个binary_op
gGiLw5o, r# }`{C;+5 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
9\|n2$H: class binary_op : public Rettype
-F+dRzxH {
}wJDHgt]-p Left l;
SX{6L( Right r;
8qEK6- public :
8G>;X;W binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ml|[xM8 AU@XpaPWh template < typename T >
2#n4t2p typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K,>D%mJ {
r2EIhaGF; return FuncType::execute(l(t), r(t));
E! i:h62 }
!zw)! rV= 31n5n template < typename T1, typename T2 >
S=^a''bg typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
S)@95pb {
M.Fu>Xi return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
rf% E+bh4 }
,Z7tpFC } ;
'~^3 =[Z {I!sXj By
t{3$ 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
4s!rrDN 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
#!?5^O DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
|/?)u$U< 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}.G(-u?7 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
rmCrP( 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。。。
f3 lKdXnP 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
iB Ld*B|#K 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)
GRanR'xG 下面是修改过的unary_op
J^@0Ff;=5^ EV:y} template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
("t;
2Mw class unary_op
c1IK9X* {
wn'_;0fg Left l;
}ug|&25D {YCquoF public :
EHT5Gf ndkV(#wQS unary_op( const Left & l) : l(l) {}
PNSZ
j# NXvu}&H template < typename T >
\ORNOX: struct result_1
$vS`w4Y {
P5+FZzQ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
0Ts[IHpg&E } ;
5@$b@jTd M]?#]3XBNo template < typename T1, typename T2 >
"+js7U- struct result_2
-f.<s!a {
'[]V%^F typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
4#?OxvH } ;
p7Yej(B .[1"Med J template < typename T1, typename T2 >
%Dg]n4f typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#Nt?4T< {
C:n55BE9 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
af]&3(33 }
*`:zSnu iPMI$ template < typename T >
T jO}P\p typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s4 o-*1R*` {
bJD2c\qoc return OpClass::execute(lt(t));
6]dK, }
8X`Gm!) c <[?Z7y } ;
@Z.s:FV[ |IqQ%;H K9FtFd 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
Vcg$H8m 好啦,现在才真正完美了。
7E$
e1= 现在在picker里面就可以这么添加了:
!2WRxM ~_P,z? template < typename Right >
7FMg6z8~ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
'&5A*X]d {
I
U/HYBJH return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
1(`>9t02/? }
|1G /J[E 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。
Y@._dliM vLW&/YJ6 Zqke8q :qi"I;=6 D+/27# 十. bind
9g#L"T= 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。
)p7WU?&I 先来分析一下一段例子
_dY6Ip% ~Rx[~a y&NO[ int foo( int x, int y) { return x - y;}
Wyf+xr'Ky bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
v;X'4/M bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
87zsV/ 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。
<">tB"="b 我们来写个简单的。
k9`Bi`wp 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
'{j.5~4y 对于函数对象类的版本:
,~t{Q*#_h fr8:L!9 template < typename Func >
MoN;t; struct functor_trait
bZk7)b;1o {
RS G\3( typedef typename Func::result_type result_type;
az~4sx$+} } ;
XM$r,}B k 对于无参数函数的版本:
k41lw^Jh vW`{BWd template < typename Ret >
[1@-F+ struct functor_trait < Ret ( * )() >
`#hdb=3 {
NrVrR80Y typedef Ret result_type;
WC,&p } ;
*upl*zFf0 对于单参数函数的版本:
Mt)`hR+2 eLcP.;Z template < typename Ret, typename V1 >
EUj'%;sz- struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
~HD:Y7 {
CRvUD.D typedef Ret result_type;
$[iSZ ; } ;
#uJGXrGt= 对于双参数函数的版本:
+Gi~VW. *4Cq,o`o> template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
x|G#oG)_ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
a?CV;9 {
2xH9O{ typedef Ret result_type;
Ob2H7! } ;
Af5O;v\ 等等。。。
zlIXia5 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
dL'hC#!h VL"!.^'c template < typename Func >
"; tl>Ot struct func_return
TOV531
{
{~ ZSqd template < typename T >
FLJdnL struct result_1
k6-Q3W[+a {
vRYQ4B4o typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
^HumyDD6 } ;
P&C,E E$ E^ _P template < typename T1, typename T2 >
x]lv:m\)jT struct result_2
$QmP'
< {
]Qe;+p9vU typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
B\1F } ;
_H(m4~M } ;
orCD?vlh l@nkR&4[ Ok[y3S 最后一个单参数binder就很容易写出来了
GEXT8f(7 )nyud$9w' template < typename Func, typename aPicker >
$A)i}M;uK class binder_1
w~QUG^0Fx {
7%L%dyN Func fn;
lq=|= aPicker pk;
fD#|C~:= public :
:;\>jxA (L_txd4 template < typename T >
ZurQr} struct result_1
4]RGLN {
iPX6r4- typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
JzMPLmgG/ } ;
Udv5Y f
sAgXv
template < typename T1, typename T2 >
nk9Kq\2f: struct result_2
gUzCDB^.: {
4A.ZMH typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
C,+6g/{ } ;
nJ |O,*`O X6%w6%su5 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
W+V#z8K \ Xow#@[ template < typename T >
pUki!TA typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1ux~dP {
z|[#6X6tT return fn(pk(t));
J
Sz'oA5 }
Au &NQ+ template < typename T1, typename T2 >
`W< 7. typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ork/:y9*y {
"I?sz)pxG return fn(pk(t1, t2));
4 F~e3 }
N r5
aU6] } ;
rMAH YH9 /-JBzU$ YP{)jAK 一目了然不是么?
5f2ah4 g 最后实现bind
:#v8K;C /WXy!W30< {ve86 POY template < typename Func, typename aPicker >
n-[J+DdB picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Bi2be$nV {
9.ZhkvR4A return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
E"!C3SC [ }
{^gbS t]LCe\# 2个以上参数的bind可以同理实现。
-]"=b\Q 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。
j|gv0SI_
w 6T{Zee 十一. phoenix
B~oSKM%8R Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
dO.?S89L <r]7xsr for_each(v.begin(), v.end(),
z!27#gbL (
IQ[?ej3W do_
}LQ*vD-Jj [
^p(t*%LM cout << _1 << " , "
6J0HaL ]
%\PnsnJ9Q .while_( -- _1),
qp
(ng8%c cout << var( " \n " )
\7z&iGe! )
<Ur(< WTV );
vr56
f1 ^ a%U *>P 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:
?z0f5<dL 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
a6=mE?JTB operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
j eF1{ % 那么我们就照着这个思路来实现吧:
f'aQ T [o8a(oC 8>a/x , template < typename Cond, typename Actor >
b9%}<w class do_while
$@d`Kz; {
Ti`<,TA54 Cond cd;
L(Q v78F Actor act;
aVvi_cau public :
:0>wm@qCQ template < typename T >
])h={gI struct result_1
|8}f {
f"Yj'`6 typedef int result_type;
j{N;2#.u } ;
tVQfR*= c.jq?Q k do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
8}h ^Frh ?^P#P0 template < typename T >
YfUdpa0 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
m! &bK5+* {
Kv"e\
E do
b1{~j]"$L {
+(3"XYh act(t);
; iQ@wOL] }
u.iFlU while (cd(t));
+kTAOfM return 0 ;
,pir,Eozg }
.E!7}O6 } ;
)a,-Hc:Vz jzV*V< >U~.I2sz 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
"{;]T 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。
AWCzu5ve 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。
^T"9ZBkb 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。
VHVU*6_w 下面就是产生这个functor的类:
<K:?<F b6_*ljM "lLt=s2>L template < typename Actor >
AC3K*)`E class do_while_actor
lqAU5K{wQ {
USu/Y29 Actor act;
(FZL> public :
8h9t8? do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
a*&P>Lwe7& 6"WR}S0o template < typename Cond >
#{7= picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
D
h ]+HF } ;
u,[Yaw"L N%6jZmKip h*)spwF- 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
LfyycC2E 最后,是那个do_
YD2M<.U //KTEAYyy# !.iu_xJ class do_while_invoker
H7G*Vg {
mn\e(WoX public :
KrVF>bq+ template < typename Actor >
',8]vWsl do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
isHa4 D0 {
$f>Mz|j return do_while_actor < Actor > (act);
W-=~Afy }
^te9f%>$l } do_;
m}6GVQ'Q C]*9:lK 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
lW'6rat 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
KXcG;b[7n 最后来说说怎么处理break和continue
7^Uv1ezDR 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。
R+lKQAyC0= 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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