一. 什么是Lambda
:X":>M;;+ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
(6c/)MH 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,
JQb{?C Vu_oxL} HnPy";{ Ft;x@!h% class filler
|HAbZd7PG {
U]pE{^\w public :
rFcz0 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
~xzr8 P } ;
b!t[PShw^ 8Z}%,G*n 3]S_w[Q4 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:
[cDkmRV R?{_Q<17 tF[)Y# 86LE
)z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
5XT^K)' lOA
EM Y4YZM 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
$,Q]GIC x7B;\D#`i/ JCxQENsVqB WBKf)A^S 二. 战前分析
YuuTLX%3 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
^coCsV^CW" 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
(Jb#'(~a +Zi+
/9Z(H g
mWwlkf9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
= y^5PjN /* --------------------------------------------- */
r5[pT(XT] vector < int *> vp( 10 );
8(ZQM01; transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
!Th5x2 /* --------------------------------------------- */
XFTqt] sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Sa)sDf1+` /* --------------------------------------------- */
aid1eF int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
,J 2qLH1 /* --------------------------------------------- */
NPv.7, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
~(*tcs]hY /* --------------------------------------------- */
x+~!M:fAc9 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
8@ f!,!Wn }e|cszNRd Z=$-S(>J &g}P)xr 看了之后,我们可以思考一些问题:
d@^%fVhG 1._1, _2是什么?
Xz:ha>}C 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。
X}G$ON 2._1 = 1是在做什么?
m{$+ 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。
v`L]dY4, 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。
M8:i ] D,*|:i
&I-T 三. 动工
VZ IY=Q>g 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
RU#}!Kq &b>&XMIK Slo^tqbG )AEtW[~D template < typename T >
J e| class assignment
3ouy-SQ {
gdSqG2/& T value;
>+<b_q|P public :
%yc-D]P/ assignment( const T & v) : value(v) {}
aZo}Ix:/ template < typename T2 >
%Un wh1VG T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
|3FGMg% } ;
4n.JRR&; Kt qOA[6 P3!@}!r8 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
"N'W~XPG 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Q"NZE f.j<VKF} 3S#p4{3 A|K=>7n]U class holder
(!b)<V* {
!\VEUF,K? public :
*[i49X&rd template < typename T >
5"G-r._ assignment < T > operator = ( const T & t) const
e[Vk+Te7 {
gT+wn-3 return assignment < T > (t);
4V{&[ Z }
"{+2Q } ;
P9:5kiP H TH y?Y >jiez, 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:
&=S:I!9;; 5|jY static holder _1;
I*N v|HST Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
f
tl$P[T y4@gw.pt for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
IP{$lC 而不用手动写一个函数对象。
D=%1?8K ^uG^>Om* y5*zyd ]8"U)fzmc. 四. 问题分析
(#6Fg|f4Y 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。
aeNbZpFQ 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。
f`;w@gR`= 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
bbjEQby 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
X}]A_G 下面我们可以对这几个问题进行分析。
OqRRf ]zAwKuIK 五. 问题1:一致性
7l/ZRz}1 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?|
p<\!{5: 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
&N= vs kf<c[ su struct holder
CvZ\Z472.j {
A4rMJ+!5 //
%A3m%&(m&% template < typename T >
,)dlL tUm T & operator ()( const T & r) const
/zXOtaG {
nC[aEZ7 return (T & )r;
6`6 / 2C$% }
NNr6~m)3v } ;
i?b9zn b{aB^a:f=L 这样的话assignment也必须相应改动:
}=\?]9` CV=qcD template < typename Left, typename Right >
21Dc.t{ class assignment
"l-#v|
54 {
)HI\T]; Left l;
m3o -p Right r;
2<!IYEyT public :
DOGGQ$0 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
{9{X\| template < typename T2 >
co\Il]`R/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Gt?l 2s } ;
32HF&P+0% :JX2GRL4 同时,holder的operator=也需要改动:
.vy@uT, HnjA78%i template < typename T >
djnES,^%9 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
MCEHv}W {
=#pYd~ return assignment < holder, T > ( * this , t);
5y
g`TW }
$v#`2S(7 opm_|0 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
BtbU?t 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
AWMJ/E*T n6t@ e^ return l(rhs) = r;
?ZGsh7<k 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
U$OI]Dd9 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
o9sPyY$aQ R ai
04 template < typename Tp >
z7sDaZL?_ class constant_t
z k}AGw {
'@@!lV const Tp t;
$+n6V2^K)7 public :
`)cH(Rj constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
iSoQ1#MP)2 template < typename T >
u_+iH$zA const Tp & operator ()( const T & r) const
u;t~
z {
Y-y yg4JH return t;
573,b7Yf }
/RqWrpzx@ } ;
R3a}YwJFXF ^Y+C!I 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
*{+{h;p 下面就可以修改holder的operator=了
eBxm E X'PRNB, template < typename T >
x$o^;2Z assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
b FajK; {
_ {wP:dI " return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
)kI**mI} }
3TCRCz Ic_NQ<8 同时也要修改assignment的operator()
*IWW,@0 WG6
0 template < typename T2 >
"|1iz2L T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
7M7Ir\d0lp 现在代码看起来就很一致了。
*@PM,tS; {]}94T~/k 六. 问题2:链式操作
7mdd}L^h
Z 现在让我们来看看如何处理链式操作。
K.mxF,H 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。
7p2xst 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。
3BCD0
%8 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。
X|Y(* $?D7 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
LOi}\O8 wxc#)W template < typename T >
m Rw0R{ struct result_1
~I+MuI[ {
3Y2~HuM typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
J@$~q}iG } ;
!*"fWahv B T"R"w 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:
+ppA..1 a=j'G]= template < typename T >
lD3nz<p struct ref
37jxl+ {
:p: C typedef T & reference;
"#o..?K } ;
`wt so template < typename T >
JL1A3G struct ref < T &>
JJtx `@Bc {
yTd8)zWq typedef T & reference;
J,CwC) } ;
\|{/.R rfEWh
Vy(} 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
f!#! / 'qoKof template < typename T >
9)'f)60^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Q7XOO3<): {
wTa u.Bo return l(t) = r(t);
]n|Jc_Y }
w90YlWS# 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。
J>}J~[ap\J 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
edq,: OQKeU0v 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
'{jr9Vh _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
f2;.He _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
:+PE1=v +5 调用divide的对象返回一个add对象。
={ms@/e/T 最后的布局是:
(n*:LS=0 Add
p8!T)
?| / \
C{zp8 A(Dh Divide 5
[rT.k5_ / \
s4"OsgP+ _1 3
-<6?ISF2 似乎一切都解决了?不。
v wEbGx 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。
nlNk 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。
b[<RcM{r} 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:
~.%HZzR6& <ErX<(0`ig template < typename Right >
)|lxzlk assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
l,4O Right & rt) const
~x9]?T {
zd=O;T;. return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
@;bBc }
]oB~8d 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
]h,rgO; 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。
|R0f--; 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。
]A3 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。
t+8e?=" 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。
\c:$eF 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?
PVo7Sy!'H 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:
9aJIq{ `E VIT|# template < class Action >
y'K2#Y~1e class picker : public Action
Z]]Ur {
pZ.b
X public :
CP~ZIIip" picker( const Action & act) : Action(act) {}
\x}\)m_7M< // all the operator overloaded
IA@>'O } ;
@vt.Db 9RJF 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。
DpT9"?g7 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:
g|>LT_ sCFxn template < typename Right >
H&)}Z6C" picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
+P2oQ_Fk`9 {
Cd}^&z return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
\_
3>v5k| }
AI.(}W4] n:%4SZn Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
!#c'|
*k 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。
by/H:5}7 GXtK3YAr template < typename T > struct picker_maker
qSc-V`* {
vQljxRtW typedef picker < constant_t < T > > result;
x=oV!x } ;
0ra'H/>Ly template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
SMX]JZmH {
N,Eap KG typedef picker < T > result;
Q\N*)&Sd<M } ;
1[!v{F%] t}YcB`q) 下面总的结构就有了:
?*fY$93O 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。
\VNu35* J| 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。
7FG;fJ;&NZ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
S(zp_ 至此链式操作完美实现。
{%R^8 }Kp!, f+h\RE=BGt 七. 问题3
kFn/dQ4| 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。
V*giF`gq Q/+`9z+c template < typename T1, typename T2 >
MuoE~K2 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<\^0!v {
[eX]x return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
rAH!%~ }
bhqSqU}6~ yQK{ +w 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:
tVAi0`DV &lQ%;)' template < typename T1, typename T2 >
'ToE Y3 struct result_2
y [8;mCh {
zjpZ] $ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
: ky`)F` } ;
0MW W(
; !T{+s
T 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?
yLnQ9BXB& 这个差事就留给了holder自己。
t6DSZ^Zq qoO`)< 4&}%GH>} template < int Order >
ytZ o0pad class holder;
kxMvOB$ template <>
$w0TEO! class holder < 1 >
$DY#04Je\= {
2J7|y\N, public :
U#jz5<r template < typename T >
DrK]U}3fh" struct result_1
0!hr9Y]Lx {
:os8" typedef T & result;
\P<aK$g } ;
5Gz!Bf@!! template < typename T1, typename T2 >
@Zt~b'n struct result_2
;c!> = {
R}nvSerVb typedef T1 & result;
0*gvHVd/l } ;
7>N~l template < typename T >
|P
>"a` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
'f5
8Jwql {
{^N,=m\ return (T & )r;
u8Ys2KLpL }
fN&,.UB^p template < typename T1, typename T2 >
e^y9Kmd typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
m2PUU/8B/ {
uo#1^`P return (T1 & )r1;
J(7#yg%5 }
!oWB5x~:P } ;
daE.y_9y p='j/= template <>
$}9jv3>) class holder < 2 >
6'^_*n {
9@ k8$@ public :
&dyQ6i$], template < typename T >
vqm|D&HU struct result_1
vpQ&vJfR {
mY"7/dw<v typedef T & result;
8 A>OQR } ;
#l=yD]tPU template < typename T1, typename T2 >
1djZ5`+ struct result_2
%'Cj~An {
{9@D zP typedef T2 & result;
&6eo;8
`U } ;
2W,9HSu8 template < typename T >
vV,TT%J8D typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
y]db]pP5 {
)UzJ2Pa<+_ return (T & )r;
rzfLp }
~; 9HGtg template < typename T1, typename T2 >
:u>RyKu|&R typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Z-iU7 O {
%7#<K\]) return (T2 & )r2;
;UQGi}?CD }
CTIS}_CWd= } ;
B)0/kY7c N!+=5! Hjm> I'9 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> >。
c]6b|mHT 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
6S`_L 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
\<7Bx[/D4 /Hr|u return l(i, j) = r(i, j);
B2;P%B 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
1j?P$%p E'08'8y return ( int & )i;
?;XO1cs return ( int & )j;
^ja]e%w# 最后执行i = j;
2js/>L0 可见,参数被正确的选择了。
Ac:`xk< UqK.b}s (xfc_h*xA *:%&z?<Fw !0;AFv`\ 八. 中期总结
Y{}
ub]i 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
fn}E1w 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
~+Wx\:TT 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
vjEDd`jYZ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
K~L&Z?~|E
Z
RVt2 'O<b'}-A q[s,q3n~ \{h_i
FU! Zbczbnj 九. 简化
S?688 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
JwG(WLb: 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
0D5Z#iW>1 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
q5f QTV 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
]#o;`5' +-*/&|^等
hek+zloB+ 2. 返回引用。
iOiFkka =,各种复合赋值等
6n9/`D! 3. 返回固定类型。
kV'zAF
v 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
*zdD4I= 4. 原样返回。
"f91YX_) operator,
2S8;=x}/ 5. 返回解引用的类型。
<cTX;&0= operator*(单目)
9D3W _eIc 6. 返回地址。
wd`p> operator&(单目)
AiHU*dp6 7. 下表访问返回类型。
!tq]kKJ3: operator[]
&y?
|$p\;/ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
:8yebOs operator<<和operator>>
IdmP!(u rJiF2 W 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。
V( ELrjB0 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
xlv(PVdn Gu$/rb? template < typename Left >
cH_qHXi[G struct value_return
+`d92T z {
|f_'(-v`E template < typename T >
c.>f,vtcn struct result_1
>Na. C(DZ {
K|%Am4 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
^G!cv } ;
mV}bQ^*?Z Uu7]`U l template < typename T1, typename T2 >
RP~nLh3=\ struct result_2
t|U5]$5 {
u`v&URM typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
By1Tum+I1 } ;
c7CYulm } ;
\&F4Wl>` +$C9@CZM9 %R GZu\p 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
o*K7(yUL4 CR [>5/:M 下面我们来剥离functor中的operator()
DuC#tDP 首先operator里面的代码全是下面的形式:
K~:SLCv
E% 4)iP%%JH return l(t) op r(t)
%pVsafV return l(t1, t2) op r(t1, t2)
An_(L*Qz return op l(t)
`:&RB4Z return op l(t1, t2)
wR_mJMk_ return l(t) op
<zXG}JuL@T return l(t1, t2) op
/
&Z8g4vc return l(t)[r(t)]
"L.k
m return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
P%R!\i ?s, oH 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:
@|A!?} 单目: return f(l(t), r(t));
Sh#N5kgD return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
1uw1(iL+ 双目: return f(l(t));
.=:f]fs return f(l(t1, t2));
A;8kC} 下面就是f的实现,以operator/为例
jU-LT8y: 3I 0pHP5 struct meta_divide
q
4Pv\YO {
<y7{bk~i template < typename T1, typename T2 >
db 99S static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
c#x~x {
<lzC|>BG return t1 / t2;
OV{v6,>O }
:2j`NyLI. } ;
h[dJNawL > %KEMlKZ 这个工作可以让宏来做:
[pU(z'caS tQ@7cjq8bA #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
lL zR5445) template < typename T1, typename T2 > \
< }K9 50 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
]sEuh~F 以后可以直接用
+mjwX?yF DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
u^xnOVE 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
UG\2wH_ (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。。。)
k2eKs*WLC 'A|c\sy 6r"NU`1A;r 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
QyCrz{/ TDw~sxtv& template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
NrS+N;i class unary_op : public Rettype
4Pr^>m {
#_^p~: Left l;
wfO-bzdw public :
o|>=<l unary_op( const Left & l) : l(l) {}
="]lN |8E~C~d template < typename T >
r.)n>
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Mq~E'g4# {
MR|A_e^x return FuncType::execute(l(t));
t,LK92? }
&n,v@
gt 0`zdj template < typename T1, typename T2 >
oi`L ;w|] typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
BcQUD?LC` {
-W6@[5 c return FuncType::execute(l(t1, t2));
sDs.da#*2 }
ac\aH#J_nC } ;
^6# yL6E,~ +6>2= ,?Z r1F5'?NZ(0 同样还可以申明一个binary_op
G\tN(%.f Pz*BuL< template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
>!Gq[i0 class binary_op : public Rettype
gGE{r}$ {
W/A@q o" Left l;
sT =|"H? Right r;
#}fvjJ{ public :
Q}Ah{H0C binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
n7i~^nf> ]*]*O|w template < typename T >
;Qy Ew5 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;Mq'+4$ {
8;`B3N7 return FuncType::execute(l(t), r(t));
lI46
f }
7kD?xHpe <VU-ja*(J template < typename T1, typename T2 >
\X6q A-Ht typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
uxdB}H, {
E`LaO return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
8oUR/___ }
-J!n 7 } ;
=mQY%l b&A/S$* wx-&(f 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
\_u{ EB'b 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
rhzI*nwOT DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
2.JrLBhN 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
~i?Jg/qcxN 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
~tTa[_ a! 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
o1 27? ^ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
;~
Xjk 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
mx1Bk9h%Xe 下面是修改过的unary_op
&:C[
n q Nq9pory^ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
)6XnxBSH class unary_op
m.6uLaD"!} {
Ib2&L Left l;
m; =S]3P* c>c3qjWY/ public :
nzxHd7NIZ !p ~.Y+ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
M`#g>~bI#R #2\M(5d template < typename T >
Y&M {7 struct result_1
x$Wtkb0< {
StR)O))I typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
T__@hfT } ;
~Gc@#Msj |CQjgI|; template < typename T1, typename T2 >
P\[K)N/ 1 struct result_2
Gn6\n'r0 {
41B.ZE+*qd typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
VwBw!,%Ab } ;
7^)yo#i4 rY&lx} template < typename T1, typename T2 >
;E{@)X..| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qc'KQ5w7! {
MP@}G$O return OpClass::execute(lt(t1, t2));
kyJKai }
p? +!*BZ {>64-bU template < typename T >
5y='1s[% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
y]i}j,e0L {
u<n['Ur}| return OpClass::execute(lt(t));
W#d'SL#5 }
_;x` 6LM aFnyhu&W' } ;
?=?*W7 \2f?)id~ dhg($m 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
B\|^$z2 好啦,现在才真正完美了。
]LCL?zAzH! 现在在picker里面就可以这么添加了:
.1h\r,
# 4y.'O template < typename Right >
Z 5wDf+ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
@d5t%V\ {
nJgN2Z return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
j$u }
N>s3tGh 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。
\ z*<^ONq 1_xkGc-z< 4
q % Gc u3 +]3!BQ ok-q9dM 十. bind
_M>S =3w 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。
cy8r}wD 先来分析一下一段例子
GAR6nJCz 2nFr?Y3g, (Q&jp!WU int foo( int x, int y) { return x - y;}
isnpSN"z bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Mu" vj*F bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
X)TZ S 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。
8BY`~TZO$q 我们来写个简单的。
E9.1~
) 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
2:[<E2z 对于函数对象类的版本:
,ueA'GZ kDiR2K& template < typename Func >
sBxCi~ struct functor_trait
)DW".c {
*xeJ4h typedef typename Func::result_type result_type;
Nhjz~S<o } ;
VzM (u_) 对于无参数函数的版本:
L'a s^Od je:J`4k$ template < typename Ret >
|<8g 2A{X struct functor_trait < Ret ( * )() >
2fm6G).m {
=(<7o_gJ typedef Ret result_type;
@71y:)W< } ;
I$TD[W 对于单参数函数的版本:
s,laJf Q."rE"}< template < typename Ret, typename V1 >
FGo)]U struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
>^f]Lgp {
wC<FF2T typedef Ret result_type;
85H*Xm?d# } ;
!$-QWKD4 对于双参数函数的版本:
poZ&S pL.~z template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
v`jFWq8I, struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
"LZv\c~v,% {
3\B~`=*q/ typedef Ret result_type;
LKud' } ;
!?B2OE 等等。。。
~W gO{@Mw 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
r_V^sX Ys5Iqj=mp template < typename Func >
1x0)mt3 struct func_return
;UQ&yj%x {
'
b,zE[Q template < typename T >
T !pHT'J struct result_1
M%eTNsbNm {
lzz68cT typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
=*WfS^O } ;
fb!>@@9Z 8L))@SA+uJ template < typename T1, typename T2 >
.6i +_B| struct result_2
%8"Aq {
]`@<I'?,X typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ehX4[j6 } ;
BQ~\ p\ } ;
gqAN-b' S.fb[gI] i+Xb3+R 最后一个单参数binder就很容易写出来了
jdD`C`w|, |y]8gL^ template < typename Func, typename aPicker >
7YU}-gi class binder_1
Eo{js?1G_ {
Js,.$t Func fn;
`b5pa `\4 aPicker pk;
Ed"p|5~ public :
=co6.Il 38RyUHL= template < typename T >
Or()AzwE@ struct result_1
kPp7;U2A {
8rjiW# typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
gM
v0[~;u } ;
p:4oA<V Oyjhc<6 template < typename T1, typename T2 >
eKqo6P:#f struct result_2
f:A1j\A? {
5bprhq-7 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
k?Iq 6 } ;
GplEad
$ l9$"zEC binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
i"y @Aj!7 :AC( \ template < typename T >
;[j)g,7{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;U<rFs40 {
Qnv)\M1 return fn(pk(t));
nA#dXckoc }
:\G`}_db' template < typename T1, typename T2 >
bjs{_? typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V)Y#m/$` {
)m(?U return fn(pk(t1, t2));
R-Z)0S'ZR }
$)M5@KT } ;
7brC@+ZD Md1ePp] J?bx<$C@ 一目了然不是么?
CF@j]I@{
最后实现bind
8}!WJ2[R 'di(5 Eg#WR&Uq" template < typename Func, typename aPicker >
ksli-Px picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
^/$bd4,z {
kt hy9<!$ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
m2PI^?|e }
`9p;LZC1 K a.s5>:Ct 2个以上参数的bind可以同理实现。
' u4TI=[6 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。
.d%CD`8! @7,k0H9Moa 十一. phoenix
rW0-XLbL5H Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
|jTRIMj%,_ : ]~G9]R` for_each(v.begin(), v.end(),
~myY-nEY (
^1,VvLA+ do_
HO9w"){d$ [
c`_[q{(^m cout << _1 << " , "
\zyvu7YA ]
OOj}CZ6 .while_( -- _1),
18gApRa cout << var( " \n " )
O3["5 )
4oRDvn7f& );
!"QvV6Lq\ Xg1QF^ 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:
aO$I|!tl 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
#w#:f operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
_tQR3I5 那么我们就照着这个思路来实现吧:
p;9"0rj,z Bh<6J&<n
0ZJt template < typename Cond, typename Actor >
}w/6"MJ[n class do_while
4,qhWe`/ {
jq12,R2+) Cond cd;
JY6^pC}* Actor act;
:c`Gh< u public :
vAjvW&'g template < typename T >
k^*S3#" struct result_1
f#b;s<G {
])NQzgS typedef int result_type;
aLt2fB1 ) } ;
4
oZm0
MI\35~JAN do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
{#4F}@Q fy|$A@f
template < typename T >
vKmV<*K typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\d}>@@U& {
.h[yw$z6 do
LF\HmKM, {
bOS; 1~~ act(t);
X6SWcJtSw }
J>p6')Y6~ while (cd(t));
;dZuO[4\ return 0 ;
B
42t }
B0|!s } ;
}GL@?kAGR5 zX}t1:nc h3t);}Y}D9 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
5v,_ Hgh 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
R-J^%4U`7 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
6>&h9@ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
|!E: [UH 下面就是产生这个functor的类:
JBt2R= H[D<G9: F;sZc,Y,^ template < typename Actor >
T?HW=v_a class do_while_actor
}YCpd )@ {
0<#>LWaM_ Actor act;
GYwU3`{ public :
jcL%_of do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
FDCc?>,o On-zbE template < typename Cond >
X_aC$_b picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Yh2[
nF_ } ;
jiqE^j3; ! N'HL-oT |Q?^B a 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
XDohfa_ 最后,是那个do_
N`et]'_A} ce:p* ;{89 *e*) class do_while_invoker
F_F02:t {
!8*lU2 public :
wGg_ vAn template < typename Actor >
FS^~e-A do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
cK.z&y0] {
85?;\5%- return do_while_actor < Actor > (act);
@A'@%Zv- }
'M!M$<j } do_;
Lz{z~xNHW. aI;-NnC 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
^xm%~ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Mqv[7.| 最后来说说怎么处理break和continue
h0a|R4J 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。
D0^h;wJ=4+ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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