一. 什么是Lambda
,p1]_D& 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
B)`X7uG 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,
sYgnH:t X Q^Z}Y~. [SvwJIJJ ]}l!L; class filler
.e+UgCwi {
jU~%5R public :
Oei2,3l,? void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
(%!R } ;
FI5C&d5d ?R} oXSVT 7T Bo*-! 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:
cyE2= C^tC} n1D( "c*|vE h;M2ylOu. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
O~xmz!?= \LXC269 i%
lB
U1 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
1w^[Eno$$ (RS:_] +60;z4y}w rXX|?9' 二. 战前分析
[{*#cr f 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。
%C:XzK-x 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
TI 'a*IZb-M es]m 6A for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
N8vl<
Mq /* --------------------------------------------- */
c.WT5|:qw vector < int *> vp( 10 );
/XB1U[b transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
uy{KV"%"^g /* --------------------------------------------- */
i6kyfOI sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
#
GGmA. /* --------------------------------------------- */
XQ+hTtP int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
-9"Ls?Cu /* --------------------------------------------- */
|L&V-f&K for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
3MVZ*'1QM\ /* --------------------------------------------- */
sSK$ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
8msDJ{,X P|U>(9;P, U?{j O=/Tx2i; 看了之后,我们可以思考一些问题:
E>D@#I> 1._1, _2是什么?
swA"_A8>u 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。
W~FA9Jd'Z 2._1 = 1是在做什么?
](D [T 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。
HfiM]^ 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。
|O?Aj1g[c? ) b8*>k )^+$5OR\c 三. 动工
3!L)7Z/ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
'c D"ZVm1 8<xy*=% ffVYlNQ7L BoqW;SG$9 template < typename T >
r%9Sx:F class assignment
!
N p {
:u0433z: T value;
=I1@ O9}+i public :
jp]JFh;3 assignment( const T & v) : value(v) {}
O7sn>uO template < typename T2 >
< lrw7 T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
)J0VB't } ;
t;'.D @ ![V-
e @:I/lg=Qd 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
M{QNpoM 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
.R,8<4 OA0\b_ `L>'9rbZO Zn//u<D class holder
t}nRW o {
;Z*RCuwg public :
3a0C<hW template < typename T >
;xc assignment < T > operator = ( const T & t) const
6eD[)_?]y {
TxWjgW~ return assignment < T > (t);
;`+,gVrp }
'Bx7b(xqk } ;
7d*<'k]{, s7?kU3y=s |D~MS`~qd5 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:
Ft}tIP7 wSK?mS6 static holder _1;
C&T3vM Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
ElAG~u? e|LXH/H for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ORoraEK 而不用手动写一个函数对象。
5a/)| QQ9Q[c rSk $]E ]Z JoYzC8/r 四. 问题分析
?cvv!2B]T 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
x1~`Z}LX0 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
r/e&}! 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
)+G(4eIT 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Q7\Ax0 下面我们可以对这几个问题进行分析。
=bzTfki \Mi< ROp5 五. 问题1:一致性
N?XN$hwdZ 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?|
w <ID< 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
mR^D55k bCF63(0 struct holder
a
srkuAS {
KlPH.R3MPO //
jc<3\ 7 template < typename T >
weOMYJO;8 T & operator ()( const T & r) const
cg~FW2Q {
TwN8|ibVmP return (T & )r;
-h_v(s2 }
#E1*1E } ;
sw1XN?O K^S#?T|[9 这样的话assignment也必须相应改动:
k[p 'a}{s>{O template < typename Left, typename Right >
Oq("E(z+f class assignment
7\xa_nrI {
+*dJddz Left l;
HUJ $e2[ Right r;
!ZVMx*1Cf public :
Y5
dt?a assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
t^'1Ebg template < typename T2 >
#FcYJH T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
CeQcnJU } ;
X DX_c@U ,'j5tU?c 同时,holder的operator=也需要改动:
;@L#0 ObCwWj^qO template < typename T >
38#(ruv assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
bQ)r8[o!
{
SnqLF
/d return assignment < holder, T > ( * this , t);
Cur)| }
01Aa.i^d( qr@,92_ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
Czp:y8YX - 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
uxcj3xE#d 8+gn
Wy return l(rhs) = r;
r,}Zc W+ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
Hq9(6w9w 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
'Zzm'pC 1/n3qJyx2} template < typename Tp >
|'.SOm9)* class constant_t
)_jO8)jB {
!CWqI)= const Tp t;
=Yfs=+O public :
v=4TU\b% constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
}S&{ &gh template < typename T >
)fa const Tp & operator ()( const T & r) const
Ort\J~O {
ZG>OT@
GA return t;
0,c
z&8 }
A!J5Wz>Q5 } ;
v<)
}T5~r )Q8Q#S 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
ei5 S <n 下面就可以修改holder的operator=了
JG_7G=~ ()?)Ybqss template < typename T >
pv T!6+
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
%%_90t {
[bp"U*!9P return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
1.!(#I3 }
*<hpq) 2Zm*f2$xM 同时也要修改assignment的operator()
+bXZE p)oW'#@a template < typename T2 >
OjCT%6hy; T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
23=;v@ 现在代码看起来就很一致了。
YmwVa
s _EY:vv 六. 问题2:链式操作
qgDBu\ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
1pn167IQL 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。
AL;"S;8 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。
rQWft r^ 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。
JUE>g8\b 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
uPqPoI>N! ._yr7uY[M template < typename T >
0Zq"- struct result_1
HwcGbbX) {
h {m]n! typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
pM=vW{"I/ } ;
2::T, Z @iaN@`5I6s 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:
gR6:J AT%0i template < typename T >
Nwc(< struct ref
ij TtyTC {
D(&OyZ~Q+ typedef T & reference;
j)uIe)wZw } ;
l}wBthwCc template < typename T >
}QI*Ns struct ref < T &>
`A'*x]l {
X#o:-FKf typedef T & reference;
&K4o8Qz } ;
A=])pYE1 8RK\B%UW 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
QdRMp
n}q JDP#tA3 template < typename T >
0I
k@d'7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
s?2;u p*D {
Ky DBCCOv return l(t) = r(t);
_ %P%~`?! }
F 6Ol5 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。
u
Qj#U
m8 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
we@bq,\w ZLV~It&) 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
R|vF*0)>W _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
H(X~=r _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Vs"Z9p$U +5 调用divide的对象返回一个add对象。
ks{s
Q@~ 最后的布局是:
\kRBJ1)|f Add
2AluH8X/ / \
,lUo@+ Divide 5
A(uN=r@O / \
<L`R!} _1 3
OJK/> 似乎一切都解决了?不。
MqpoS 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
Nr)(&c8 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
{tM D*?C[6 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
OY)x
Kca CV6H~t'1 template < typename Right >
ep^0Cd/ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
5x: XXj" Right & rt) const
lC2xl( #! {
|N g[^ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
3o?Lz7L }
"6}+|!"$ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
25TEbp[dy 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。
tEeMl =u 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。
+`+a9+= 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。
D3Mce|t^ 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。
lL^7x 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?
cnj_tC=zt 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:
Gnw>%f1@u {/Cd ^CK template < class Action >
~)Z`Q class picker : public Action
g %Am[fb {
_&M>f? l public :
`+6HHtF picker( const Action & act) : Action(act) {}
8sg *qQ // all the operator overloaded
zknD(%a } ;
cnsGP*w =_86{wlk 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。
Xnh1pwDhe< 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:
w5;EnI @X#m]ou template < typename Right >
e`oc#Od&x] picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
KV6S- {
pI!55w| return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
)ad-s }
w7C=R8^ bc ZonS Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
IIPf5
Z}A 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。
pxF!<nN1, <(^pHv7Q template < typename T > struct picker_maker
,i|f8pZ {
e,BJD>N ? typedef picker < constant_t < T > > result;
#7>CLjI } ;
bcYz?o6 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
3)ip@29F {
-bE|FFU typedef picker < T > result;
>"[u.1J_'I } ;
YU`{ YszhoHYh 下面总的结构就有了:
26**tB< 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。
&td#m"wI 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。
W1s|7 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
s,RS}ek~| 至此链式操作完美实现。
n*1UNQp@]O 4D13K.h`O Px8E~X<@ 七. 问题3
X}yYBf/R` 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。
\,Ndg*qC ra&C|"~E template < typename T1, typename T2 >
`#ztp)& ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~IXfID!8 {
jt3SA
[cy return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
(nzt}i0 }
V6k9L*VP `et<Z 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:
*v9G#[gG ZKvh] template < typename T1, typename T2 >
#cs!`Ngb+ struct result_2
N_<n$3P\?f {
>O _ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
uv5@Alm } ;
E;sltl fCfY.vd5 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
3XRG" 这个差事就留给了holder自己。
D6t]E)FH RBXoU'. ,&-[$, template < int Order >
b$`O|S class holder;
[wR8q,2
template <>
>W<5$ .G class holder < 1 >
J0 P {
d(!N$B\[5T public :
2Kidbf template < typename T >
<fJ\AP5 struct result_1
vpDs5tUl {
,b4&$W]. typedef T & result;
S6mmk&n } ;
Pz 'Hqvd template < typename T1, typename T2 >
H
#BgE29 struct result_2
N[-)c,O {
m%&B4E#3T typedef T1 & result;
bhmjH(.t } ;
<c#[.{A}s template < typename T >
zCrcCr typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
YO,ldsSz|r {
W}RR_Gu return (T & )r;
c'2ra/?k }
@jHio\/_ template < typename T1, typename T2 >
pB./L&h typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
i`qh|w/b_ {
`2PT 8UM return (T1 & )r1;
>=H8>X }
X\%3uPQ } ;
i'<1xd(` n&]w* (, template <>
m!_ghD{5h class holder < 2 >
W=?87PkJu {
keOW{:^i public :
`vw.~OBl template < typename T >
B}X#oA struct result_1
e=jO_[ {
5MJ'/Fy( typedef T & result;
"puz-W'n } ;
AHGcWS\,X template < typename T1, typename T2 >
R{vPn8X6g struct result_2
8H?AL
RG {
B5G$o{WM typedef T2 & result;
t^hkGYj!2 } ;
/3]|B%W9 template < typename T >
h.0K
PF]O typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Hw{Y.@)4R {
1tW:(~=a; return (T & )r;
Fev3CV$ }
7w, FA template < typename T1, typename T2 >
L ]c9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
S)yV51^B {
ub5hX{uT return (T2 & )r2;
Hea<!zPH }
hT"K}d;X } ;
E6M: ^p*< _ GSw\r [<QWTMjR 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> >。
m12B:f 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
G,*s9P]1 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
ISew]R2 7`HUwu return l(i, j) = r(i, j);
/&7Yi_]r 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
fx:KH:q3 (N4(r<o; return ( int & )i;
'OCo1|iK~ return ( int & )j;
->=++ 最后执行i = j;
J-F_XKqH 可见,参数被正确的选择了。
kB#vh bl_WN|SQ ^ {f^WL= VhgEG(Ud 0(x@
NGb>{ 八. 中期总结
A#&qoZ(C 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:
(p=GR# 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
R"`{E,yj 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
:'~ gLW>j 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
"b4iOp&:= (L%q/$ u V7Hsg9l tYZGf xj <9a_wGs :n9~H+! 九. 简化
Y{RB\}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。
MXk. 2 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
W+e*(W|d6 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:
TZNgtR{q
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
=hIT?Z6A +-*/&|^等
9PK-r;2 2. 返回引用。
\/'n[3x =,各种复合赋值等
5C1Rub) 3. 返回固定类型。
u7Y< ~ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
2-!Mao"^ 4. 原样返回。
@H0%N53nE operator,
#l# [\6 5. 返回解引用的类型。
NP'Ke: operator*(单目)
A5<Z&Y[ 6. 返回地址。
5dw@g4N %^ operator&(单目)
!r
obau7 7. 下表访问返回类型。
/(ju operator[]
+WN>9V0H 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
[.xk operator<<和operator>>
cjC6\.+l3 oV>AFs6 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。
zy6(S_j 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
a<jE25t #aY<J:Nx template < typename Left >
1[g!^5W struct value_return
Fi%W\Y' {
~Z6p3#
!o template < typename T >
c_$&Uii struct result_1
u;ooDIq@ {
Bye@5D typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
}"B? 8T@_~ } ;
tW"ptU^9) 1idjX"' template < typename T1, typename T2 >
'oZn<c` struct result_2
kJi&9
{
tr9Y1vxo{ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
&9w%n } ;
y<%.wM]-J } ;
)]?egw5l I5yd )72 I=
h4s( 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
0$ 9;pzr 9'#.>Q>0=j 下面我们来剥离functor中的operator()
ZHD0u)ri=J 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Am%a4{b U"y'Kd return l(t) op r(t)
_7.GzQJ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
|+xtFe return op l(t)
ca3BJWY}J return op l(t1, t2)
yb{{ z@ return l(t) op
GHC?Tp return l(t1, t2) op
k-cIb@+" return l(t)[r(t)]
|5B,cB_ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
FWpN:|X BS 4:e q{n 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:
Y:!/4GF 单目: return f(l(t), r(t));
1;kG[z=A return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
PBww 双目: return f(l(t));
pY!dG-; return f(l(t1, t2));
|8qK%n f} 下面就是f的实现,以operator/为例
u~- fK'/!| v7<S F struct meta_divide
Prb_/B Dd {
t#pqXY/;D template < typename T1, typename T2 >
eIUuq&( static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
i=X* {
w^rb|mKo return t1 / t2;
a}qse5Fr }
M`+e'vdw } ;
k CW!m gUH'DS]{ 这个工作可以让宏来做:
Hdbnb[e Uq]EJu #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Fwx~ ~"I template < typename T1, typename T2 > \
ZCE%38E N static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
F'>GN}n 以后可以直接用
a j@C0 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
T5dUJR2k$ 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
$dZ>bXUw: (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
&. =}g] ELrZ8&5G "gbnLKs 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
q?Ku}eID3 UC+7-y, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
le^_6|ek class unary_op : public Rettype
x<*IF,o {
aEEz4,x_ Left l;
uVq5fT`B public :
V3 _b! unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Q3Z%a|3W ~ACP%QM= template < typename T >
#7~tL23}] typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I*:qGr+ WJ {
J|"nwY}a9 return FuncType::execute(l(t));
x ?f0Hk+ }
o[6vxTH Q@e*$<3 template < typename T1, typename T2 >
/nY).lSH typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
e>,9]{N+$ {
RQo$iISwy return FuncType::execute(l(t1, t2));
esh$*)1 }
u 5Eo } ;
z{`6# zJfK4o B-\,2rCC Z 同样还可以申明一个binary_op
~}$\B^z+ `CAG8D template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
y|e2j&m class binary_op : public Rettype
rb *C-NutE {
dXhCyr%"6 Left l;
@~$F;M=.* Right r;
c_qcb7<~. public :
--
i&" binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
\'; t* |{7e#ww] template < typename T >
^sT+5M^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;w+:8<mM}a {
W>}Qer4 return FuncType::execute(l(t), r(t));
#aitESbT }
WyBQ{H{So QIij>!c4 template < typename T1, typename T2 >
<TLGfA1bC typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&\"Y/b] {
!B [1zE return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
]r/(n]=( }
v:veV. y } ;
f.b8ZBNj> IOsXPf9@ uQ:ut( 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
670J{b 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
q)K-vt)98 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
y3={NB+ 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。
`d}W;&c 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
I" 8d5a} 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。。。
6P%<[Z 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
ilDJwZg# 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)
< -Hs<T|tW 下面是修改过的unary_op
:b<-[8d& mD D4_E2* template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
_l#3]# class unary_op
ERp:EZ' {
%r M-"6Q Left l;
lnC!g }yx=(+jP public :
/e.FY9 ur/Oc24i1n unary_op( const Left & l) : l(l) {}
lq>*x=< 0M#N=%31 template < typename T >
lQh
E]m>+ struct result_1
CDQJ bvx {
I;Al?&uw typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
\yih 1Om>~ } ;
U9<_6Bsd /Y;+PAy template < typename T1, typename T2 >
(oLpnjJ(, struct result_2
9"WRI Ht'c {
8`:M\* typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
#2Ac } ;
H/^~<U#p _, \y2&KT template < typename T1, typename T2 >
(g%JK3 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5*JV )[ {
{[Uti^)m% return OpClass::execute(lt(t1, t2));
%:"
RzHN }
-/M9 vS 9Tzc(yCY template < typename T >
"NxOOLL typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
J*}VV9H {
i'Y-V]-> return OpClass::execute(lt(t));
r@|R-Binz }
T1lXYhAWS ISpeV } ;
eZynF<i :6 Uk) !(B_EM 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
!aQIh 好啦,现在才真正完美了。
d>^~9X 现在在picker里面就可以这么添加了:
5>'?:jY
fkW3~b template < typename Right >
nURvy}<r picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
y!S^xS {
VKT@2HjNT` return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
#t=[w }
I") H~ 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。
zTkFX67) sk#9x`Rw 0FG5_t"",\ BD hLz :L]-'\y 十. bind
K1;zMh 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。
53bM+ 先来分析一下一段例子
CIIY|DI`l Lqg]Fd kVWGDI$~ int foo( int x, int y) { return x - y;}
63.( j P1; bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
gB>(xY>LrA bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
)qbI{^_g 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
~ af8p { 我们来写个简单的。
1lbwJVY[ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
qO7fbql_ 对于函数对象类的版本:
!K!)S^^Po? -_s%8l^ template < typename Func >
DD2adu^ struct functor_trait
IS-}:~Pi {
\'[3^/(' typedef typename Func::result_type result_type;
s;s0}Td_1 } ;
)r=9]0= 对于无参数函数的版本:
"PMO '-`O.
4u template < typename Ret >
|drf"lX<{ struct functor_trait < Ret ( * )() >
R'Sa?6xS4 {
<sa #|Y$ typedef Ret result_type;
yU *u } ;
%=y;L:S\p 对于单参数函数的版本:
YFG-U-t3 T]^?l template < typename Ret, typename V1 >
N"S3N)wgd struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
J(4g4? {
t5%TS:u typedef Ret result_type;
9`&?hi49nK } ;
Y^4q9?2G 对于双参数函数的版本:
0%/,>IR>r |4=ihB9+ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
gRHtgR)T3 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
z3clUtC+ {
64SW typedef Ret result_type;
\e_IFISC } ;
{JXf*IJ 等等。。。
kl=xu3j 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
b,9@P&=:2 2v4W6R template < typename Func >
1^S'sWwe struct func_return
l@xWQj9 {
=`JW1dM template < typename T >
cbfDB^_ struct result_1
;;M"hI3@ {
]7*kWc2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
;"D~W#0-v } ;
>8%M*-=p Ha?G=X template < typename T1, typename T2 >
lHcA j{6 struct result_2
C(}^fJ6r {
JT}.F!q6E typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
E!uJ6\ } ;
emA.{cVr! } ;
kj-=xhJ{= Mw+v"l&mU ,'=hjIel 最后一个单参数binder就很容易写出来了
7q!?1 -?8R I,]J=xi template < typename Func, typename aPicker >
0Yp>+:# class binder_1
KyjyjfIwH {
a%v>eXc Func fn;
#vtN+E aPicker pk;
w#sq'vo4% public :
Vn^) Zd$JW=KR]l template < typename T >
J||E;=%f-Q struct result_1
oooS s&t {
v G2.]? typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Nfg{,/O } ;
c+~LpSQ >:%BNeO template < typename T1, typename T2 >
Gy9
$Wj struct result_2
a#$N% =j {
ZvH?3Jy typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^,`M0g\$ } ;
S#mK
Pi+3
f\ 'T_ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
i@XB&;*c\ P<vo;96JT template < typename T >
a_MFQf&KV typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`UQEXoB) {
cv]BV>=E return fn(pk(t));
V:OiW"/ }
b4)k &*dfR template < typename T1, typename T2 >
O:._W< typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2$tQ @r {
yyjw?#\8 return fn(pk(t1, t2));
|kseKZ3 }
*,&S' ,S- } ;
9n"V\e_R 57<Di!rt x}|+sS,g 一目了然不是么?
I>aGp|4 最后实现bind
+j.qZ8 .;g}%C Lc%xc`n8B template < typename Func, typename aPicker >
e^8BV;+c picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
?2ItTrlB {
(-(QDRxK return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
r8,om^N6 }
4gb'7' Y&5.9 s@' 2个以上参数的bind可以同理实现。
YQ7@D]# 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Fm5Q&'`l +(&|u q^ 十一. phoenix
l|q%%W0 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
7h`^N5H.q H99xZxHZ{ for_each(v.begin(), v.end(),
L#2ZMy
(
Z9VR]cf? do_
[~)x<=H8{ [
M*(H)i;s:w cout << _1 << " , "
\7 Gz\=\LR ]
1O0X-C,wo$ .while_( -- _1),
8#l+{`$z cout << var( " \n " )
/?P!.!W& )
K{2h9 ]VF );
0m
A(:" 'fn$'CeM( 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:
WqQU@sA 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|5jN? operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
dlR_ckp 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Zi*%*nX Oyan9~ |IN[uQ template < typename Cond, typename Actor >
d@ (vg class do_while
QD4:W"i {
Du!._ Cond cd;
%Kl(>{N Actor act;
/[{auUxSX public :
I .P6l*$ template < typename T >
NbkK&bz struct result_1
'Wp@b678 {
dp<$Zw8BE typedef int result_type;
vBoO'l9'M } ;
9yL6W'B! `ET& VV do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
oM-[B h]A Sc_5FX\Yx template < typename T >
D5L{T+}Oi% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
i*CnoQH {
5\'AD^{ do
d.AC%&W {
esI'"hVJ act(t);
Ww`&i }
(f>M &.. while (cd(t));
n[CoS return 0 ;
:tbd,Uo }
2(+P[( N1, } ;
r6
}_H?j h.}u?{ ~OCZz$qA 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
H+x#gK2l 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。
cmDT
+$s 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。
QN g\4% 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。
b# ='^W3 下面就是产生这个functor的类:
VB"(9O] 5v|EAjB6o =
F<:}Tx)C template < typename Actor >
taDQ65 class do_while_actor
gDC2
>nV {
[.&[<!,. Actor act;
$.8 H>c public :
C:j]43` do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Yt{&rPv, Y;_T=L template < typename Cond >
-Qb0:]sV# picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
=/}X$,@2 } ;
5@f5S0 Y I`^Y Abnb Yqj+hC6>, 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
m&/=&S 最后,是那个do_
~kb{K; PeNF+5s/K _ECB^s_ class do_while_invoker
R=$Ls6z {
Qxq-Mpx{ public :
h<NRE0- template < typename Actor >
8Z8Y[p do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
e=>%^F {
G~!C=l return do_while_actor < Actor > (act);
(B}+h }
9g]M4*?C9P } do_;
fp;a5||5 bEI!Ja 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
s
MZ[d\ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
mH\@QdF 最后来说说怎么处理break和continue
BS2?!;,8 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。
N!c
gN 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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