一. 什么是Lambda
CnpV:>V= 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Bzkoo J 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,
Id_2PkIN$~ / :
L ?~ Lx\8Z= .n#@$
nGZ class filler
&|Bc7+/P {
e5* ni/P public :
W}m)cn3@ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
/M|262% } ;
tXoWwQD;Y kO,zZF& @LS@cCC,a 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:
Tu$f? 6ys
&zy v'U{/ ,x ~ DBcIy? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
`);AW(Q xAK6pDp R@/"B8H 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
a2dnbfSWa[ *C5R}9O5 j"}*T R%{a1r>9h 二. 战前分析
3?c3<`TW 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
C69q&S, 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
ix([mQg G!"YpYml VRI0W` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
>d,jKlh^.% /* --------------------------------------------- */
wCr(D>iM vector < int *> vp( 10 );
o<[#0T^K transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Jl5c
[F /* --------------------------------------------- */
M!/Cknm sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
I$<<(VWH /* --------------------------------------------- */
C1jHz int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
+_; l|uhT; /* --------------------------------------------- */
YpH&<$x: for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
e4!:c^? /* --------------------------------------------- */
e8pG"`wM8 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
~Lm$i6E< :[O
8 O_ChxX0KP i(AT8Bo2 看了之后,我们可以思考一些问题:
\9cG36 1._1, _2是什么?
n;@bLJ$W 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。
pm_`>3 2._1 = 1是在做什么?
=T(6#" 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。
b6U2GDm\s 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。
K? y[V1, q=%RDG+ V!lZ\) 三. 动工
sejg&8 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
PmKeF} ;D:9+E<>a ^G4Py<s +z9Q-d%O template < typename T >
.#rJ+.2 class assignment
*h'=3w:G {
aMtsmL?= T value;
M}yDXJx public :
"JlpU-8[0@ assignment( const T & v) : value(v) {}
9QDFEYG template < typename T2 >
-( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
N"]q='t } ;
q35f&O; Fs9I7~L3 k@/sn(x 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
RxI(:i? 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
L<ue$' M luVx' B" !l2 VU&7P/\f% class holder
m9.{[K" {
,n3a
gkPO> public :
?QFpv#4 template < typename T >
(oEC6F assignment < T > operator = ( const T & t) const
uTKD 4yig {
:9QZPsL return assignment < T > (t);
L)@?e?9 }
v^d]~!h } ;
/SrCElabP j$?{\iXZ n:yTeZ=-s4 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:
yCVI\y\B q,93nhs " static holder _1;
mP0yk| Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
D ,o}el #~C]ZrK for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
$ZugBh[b 而不用手动写一个函数对象。
{<R2UI5m5 d$ x"/A]< ;/r1}tl+3> 6L"%e!be6 四. 问题分析
05b_)&4R 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。
6W]9$n\"? 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
2O.i\cH 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
-f% ' 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
_"bHe/'CI 下面我们可以对这几个问题进行分析。
=kJ,%\E` KK iE@_z 五. 问题1:一致性
_B/dWA,P 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
5|o6v1bM 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
BJM.iXU)[ MvK !u struct holder
/s@o Z{h {
5=v}W:^v. //
nD`w/0hT< template < typename T >
WST8SEzJ T & operator ()( const T & r) const
fI{&#~f4C {
`$,GzS ( return (T & )r;
d1AioQ9 }
5-aj2>=7 } ;
U+:m4a ="Ho%*@6 这样的话assignment也必须相应改动:
&7PG.Ff!r Y9uC&/_C template < typename Left, typename Right >
p"n$!ilbm class assignment
g!lWu[d {
:=u?Fqqws Left l;
0ZZZoPo Right r;
9
Vkb>yFX' public :
fVF2-Rh= assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
[@J/eWB template < typename T2 >
QZ6D7tUc8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
l_o@miG/ } ;
_F>CBG oW ::hB 同时,holder的operator=也需要改动:
}4 )H
coW:DFX template < typename T >
&dM.
d! assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
TW)c#P43K {
kW;+|qs^ return assignment < holder, T > ( * this , t);
iiT"5`KY }
lAb*fafQy KN<S}3MN 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
63\/ *
NNB 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
D{GfLib"U tSr8 zAV return l(rhs) = r;
&]`(v}`] 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
+R3k-' > 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
?zh9d%R gG0!C))8 template < typename Tp >
IpYM;tYw& class constant_t
7m4aoK {
i3tg6o4C const Tp t;
mk.9OhYY public :
24
[+pu constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
- Ajo9H template < typename T >
g;pcZ9o const Tp & operator ()( const T & r) const
`=4r+ {
7%5z p|3 return t;
ZGexdc% }
C'9Cr}cZ. } ;
`, OG7hg .YhA@8nc~l 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
5eLtCsHz 下面就可以修改holder的operator=了
cS5Pl mk;&yh template < typename T >
00(on28b assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
'*K :
lx {
`F-/QX[: return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
T$>WE= Y }
gZN8!#h}B ]OM"ZG/^ 同时也要修改assignment的operator()
=$u!
59_dE VLOO8N[o template < typename T2 >
s3z$e+A8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
I3aNFa} 现在代码看起来就很一致了。
:*I#n fY{1F 六. 问题2:链式操作
{x|[p_? 现在让我们来看看如何处理链式操作。
HJ9Kz^TnC 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
F}F&T 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。
tI`Q /a5@ 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。
+[M6X}
TQ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
8L,5Q9
$ w^Sz#_2 template < typename T >
U_Vs.M.p struct result_1
(/z_Q{"N {
1#C4;3i, typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
1ct;A_48 } ;
vq0Vq(V= gR&Q3jlIV 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:
b+%f+zz*h ]s]vZ template < typename T >
vleS2-]| struct ref
P0SQr?W {
02f~En}>6 typedef T & reference;
IshKH- } ;
p#&h=,W} template < typename T >
lsJSYJG& struct ref < T &>
dz:E? {
S
^"y4-2 typedef T & reference;
./-5R|fN } ;
]%hn`ZJ ?8I?'\F; 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
:{PJI, `[z<4"Os template < typename T >
N,`$M.|? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
EOIN^4V" {
c'^?/$H| return l(t) = r(t);
$3W;=Id=+ }
p2Z?T}fa}& 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
-Y1e8H =' 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
i/65v rxVanDb=W 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
ZXu>,Jy _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
3]OE}[R _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
&VhroHO +5 调用divide的对象返回一个add对象。
k|v3.< - 最后的布局是:
Hu^1[# Add
h2)yq:87 / \
}v@dL3{f Divide 5
d:_t-ZZo / \
i#&z2h-b _1 3
x5|I 似乎一切都解决了?不。
gcii9vz
` 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
jk"`Z<j~ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
'@cANGg7[ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
&X`C%h mH54ja2 template < typename Right >
Kh"?%ZIa assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
tf=6\p Right & rt) const
j>*S5y.{ {
u~r=)His return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
}elc `jj }
_U$<xVnP 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
q?,).x
nN 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。
t#yk->, 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。
NWP5If|'X 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。
Gn22<C/ 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。
7@#>bE6 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?
Qf58ig-vCY 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:
ylUrLQ\ !*/*8re template < class Action >
Jx_cf9{ class picker : public Action
Y}@&h! {
y6@0O%TDN public :
G=)i{oC picker( const Action & act) : Action(act) {}
sI43@[ // all the operator overloaded
%`k6w3qI } ;
VJ84?b{c
W 'z
); 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。
2;xIL] 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:
OHv[#xGuV? Pl(Q,e7O] template < typename Right >
z_g~ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
909?_v {
Gk967pC return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
1pQn8[sc@ }
|HU@
> ml2_
]3j! Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
jnd[6v=C7- 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。
(VS5V31" QU#w%| template < typename T > struct picker_maker
S(QpM.9* {
>82@Q^O typedef picker < constant_t < T > > result;
B!
rTD5a } ;
g!cUF+ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
<Q$@r?Mu] {
%lL.[8r| typedef picker < T > result;
QS0:@.}$E) } ;
+
r!1<AAE$ k-Q%.o 下面总的结构就有了:
XttqOf 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。
WegtyO 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。
'AzDP;6qFI picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
aHlcfh9| 至此链式操作完美实现。
Cv
}Qwy v. %R}Pa $m7?3/YG 七. 问题3
@95FN)TXZY 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。
^
K|;~}P p/(~IC"!J template < typename T1, typename T2 >
1D16 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ny_lrfh) [ {
Xm+8 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
O#&c6MDB: }
@vpf[j 5pU2|Bk / 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:
hbU+Usx qs|mj}? template < typename T1, typename T2 >
]"+95*B struct result_2
*eIJwXE {
Y^36>1.: typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
jxiC
Kx,G } ;
6Z#\CixG JB ZUv 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?
^BUYjq%(` 这个差事就留给了holder自己。
nM\eDNK UUF;p2{f KQcs3F@t
template < int Order >
DvPlV q~ class holder;
H(2!1?N+ template <>
!l_lo`) class holder < 1 >
RlheQTJ {
{D!6%`HKV+ public :
U`,0]"Qk template < typename T >
$p#%G#T struct result_1
DjI3?NN {
<WjF*x p typedef T & result;
o HMo>*? } ;
Z-8Yd6 4 template < typename T1, typename T2 >
ONx(] struct result_2
e?`5>& Up {
'7D,m
H typedef T1 & result;
4&xZ]QC)O5 } ;
z ^_*& template < typename T >
so)"4
SEu typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Y7#-Fra0W {
* 5
|)-E return (T & )r;
#?*WPq }
GM<BO8Y. template < typename T1, typename T2 >
@Ukr typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
%uJ<M-@r=u {
%7#-%{ return (T1 & )r1;
y;t6sM@ }
B;R.# ^@/ } ;
`Ja?fI'H- bV edFm template <>
(
{1e% class holder < 2 >
AS E91T~ {
}Ow>dV? public :
:ml2.vP template < typename T >
$&$w Y/F struct result_1
nB%;S {
N;A@'
tu8 typedef T & result;
qOSg!aft{Q } ;
'"<6.,Ae template < typename T1, typename T2 >
>*-FV{{ struct result_2
`(1K
{
0O\SU"bP typedef T2 & result;
U\veOQ;mW } ;
-zp0S*iP7 template < typename T >
)I^2k4Cg" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|J+(:{}~ {
!).}u,*'no return (T & )r;
Aub]IO~ }
UOGuqV- template < typename T1, typename T2 >
uKz,SqX typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Rw6;Z {
&?uz`pv2 return (T2 & )r2;
MZpK~c1` }
%/c+`Wd/l$ } ;
%.<H=!$ :9R=]#uD ew;ur? 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> >。
uGwJK`!~ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
|y h\ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
ZxG}ViS4I bae\Zk%`^ return l(i, j) = r(i, j);
ik"sq}u_]E 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
?_oF :*~\ "F3]X)} return ( int & )i;
RrhT'':[ return ( int & )j;
+vNZW@_$D 最后执行i = j;
^A][)*SZ 可见,参数被正确的选择了。
;>%~9j1C iweD
@b FYb34LY T"p(]@Ng 'lo 八. 中期总结
c(U 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:
K.%U 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
-UZ@G~K 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
D?~8za`5 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
V $|< :^'O}2NP ZkP{[^6d\ yoRU_%xA `k;KBW ?
b[n|^wS 九. 简化
!)qQbk 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
'~ 4pl0TWc 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
1`LXz3uBe 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
/<&h@$NHH4 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
)9B:wc" +-*/&|^等
U{~SXk'2+ 2. 返回引用。
G){g =,各种复合赋值等
[pg}S#A 3. 返回固定类型。
]DvO:tM 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
EPX8Wwf 4. 原样返回。
T;\^#1 operator,
?/M_~e.P 5. 返回解引用的类型。
J4tcQ operator*(单目)
9B dt (}0A 6. 返回地址。
!r+IXuqV,! operator&(单目)
/%n`V 7. 下表访问返回类型。
_M,lQ~ operator[]
)9=(|Lp 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Y-~~,Yl~ operator<<和operator>>
V&Mf:@y `C_'|d<HA 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%CUMH =U 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
6+dn*_[Z6 MS<SAD>w template < typename Left >
]Z4zF"@ struct value_return
!OcENV {
ekQrW%\3 template < typename T >
] c}91 struct result_1
zz_[S{v!# {
BRbV7&
typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
{SG>'KXZ } ;
LH]CUfUrUE r;iV$Rq! template < typename T1, typename T2 >
Omag)U)IPh struct result_2
4p) e}W* {
2L\3S ukj typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
|G=[5e^s[ } ;
`_ (~ Ud } ;
*/ OI*{Q 8
#oR/Nt TYjA:d9YH 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
+=cam/A zW4O4b$T 下面我们来剥离functor中的operator()
ua
8m;>R 首先operator里面的代码全是下面的形式:
QLbMPS j%& IL0 return l(t) op r(t)
Pg^h,2h return l(t1, t2) op r(t1, t2)
O|v
(58A return op l(t)
Q
e1oT) return op l(t1, t2)
9 Aivf+ return l(t) op
PDw{R]V+ return l(t1, t2) op
f\ "`7 return l(t)[r(t)]
HdQj?f3 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
WPY8C3XO )&Z>@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:
02 f9 w V 单目: return f(l(t), r(t));
RR>G]#k return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
aIGn9:\ 双目: return f(l(t));
d><fu]' return f(l(t1, t2));
rveVCTbC 下面就是f的实现,以operator/为例
!p%@Deu z g]Drm struct meta_divide
(5Ky6b9v {
lL2-.!]R template < typename T1, typename T2 >
nN{dORJlx static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
bf98B4< {
aG3k4 return t1 / t2;
1=TSJ2{9 }
Pc4R!Tc } ;
+rQg7a} Pe,;MP\2 这个工作可以让宏来做:
ib50LCm ggCr- #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
sQ(1/"gb template < typename T1, typename T2 > \
'jbMTI static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
QV)}3pW 以后可以直接用
X\G)81Q.S DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
3L fTGO 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
q}Rlo/R (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。。。)
-R@JIe_28f /Hk07:"c )_pt*xo 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
iQj2UTds3 El1:?4; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
%QE5<2k class unary_op : public Rettype
qnTi_c {
gL,"ef+nM Left l;
F(G<*lA public :
T:)% P6/ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
_s@bz|yqw 8v$g template < typename T >
qV?sg typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%30T{n: {
g?$e^ls return FuncType::execute(l(t));
6o9sR)c
? }
#_,uE9 G/%Ubi6% template < typename T1, typename T2 >
@C<d2f|8 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?V6 %>RU {
V[To,f return FuncType::execute(l(t1, t2));
J,`_,T }
WkcH5[ } ;
2Z-,c;21 )MMhlcNC 6HB]T)n 同样还可以申明一个binary_op
#EEG>M*xB s?~8O|Mu' template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
U"/yB8!W class binary_op : public Rettype
`Q+i-y {
SAQs{M Left l;
% Mw' e/? Right r;
S]5VEn;pV public :
$]Rl__; binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
CF,8f$:2 %e(9-M4* template < typename T >
$:PF9pY( typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Gmqs`{tc {
^#}dPGm return FuncType::execute(l(t), r(t));
)#)nBM2\ }
@'@s*9Nr wK2yt? template < typename T1, typename T2 >
rL.<Z@- typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
uT'-B7N {
(QA-"9v#i, return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
:~WPY9i` }
g?w2J6Z.`J } ;
T$#FAEz FLi(#9 ',L{CQA?c 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
D)f5pEq' 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Z TN:|IKT DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
$'WapxF 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
i# CaKS 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
+3NlkN# 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
RPz!UMQSD 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Usa{J: 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
fF8a 1XV 下面是修改过的unary_op
bEVO<x+ e6tH/`Uln template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
?/o2#iJx class unary_op
ORV}j,Ym {
*#9VC)Q Left l;
ccHLL6F{ s_S<gR public :
oG4w8+N pDLu +}@ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Z;|0"K
B[)
[fE template < typename T >
N/`TrWVF struct result_1
lWu9/r 1 {
3i@ "D typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
CT$& zEIm } ;
w^:V."}-$ VJ~X#Q template < typename T1, typename T2 >
1q}u?7nnSG struct result_2
Q1O_CC} {
$UFge%`,q@ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
PV,kYM6 } ;
wW6mYgPN% I]uOMWZs template < typename T1, typename T2 >
FqT,4SIR typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Zq\RNZ} {
E3FW*UNg[y return OpClass::execute(lt(t1, t2));
L5-T6CD }
]Omb : w(vE2Y ? template < typename T >
uFm(R/V typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L5V'Sr {
`uM0,Z return OpClass::execute(lt(t));
6oTbn{=UUq }
^\7 x5gO D^N#E>, } ;
oPBg+Bh* ~7,2N.vO2 p ,[XT`q^ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
?' ez.a} 好啦,现在才真正完美了。
O$<%z[ 现在在picker里面就可以这么添加了:
!ho5VAt m>*A0&??[ template < typename Right >
8XS{6< picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
(A] m= {
; mo\ yW1 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
YP$*;l }
f'zU^/$rf 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。
!UgUXN* #2lvfR| :cmI"Bo |$SvD2^ C\a:eSgaC 十. bind
qj3bt_F!x 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
U Qi^udGFD 先来分析一下一段例子
uJ)=+Exii }{kTh%^ ;}>g1&q int foo( int x, int y) { return x - y;}
|0%4Gk); bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
pw<q?q% bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
m`yn9(1Y[ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
0r$hPmvv8 我们来写个简单的。
YPff)0Nh 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
{YKMQI^O/ 对于函数对象类的版本:
wc+N ^ ]6
80h template < typename Func >
x@ s`;qz struct functor_trait
xv#j 593 {
"$E!_ typedef typename Func::result_type result_type;
'j"N2NJ } ;
Q~w G(0'8 对于无参数函数的版本:
-o!,,XYj .
yu?s5 template < typename Ret >
#G!Adj+p5 struct functor_trait < Ret ( * )() >
I_6` Z 0 {
1=q?#PQ typedef Ret result_type;
R&=GB\`:a } ;
:5cu,&<Gv 对于单参数函数的版本:
Qqhb]<z \(>$mtS: template < typename Ret, typename V1 >
w)m0Z4* struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
(Y.$wMB {
^<
/vbF typedef Ret result_type;
klC^xSx } ;
r4NT`&`g? 对于双参数函数的版本:
CU>K _g`0td>N template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
{O&liU4 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
hL{B9? {
SQKY;p typedef Ret result_type;
=ci5&B? } ;
NdSxWrD`m 等等。。。
XX[Wwt 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
zkMO3w> mV(x&`Cx template < typename Func >
ihBl",l&Hq struct func_return
pnA]@FW {
c+)|o!d template < typename T >
OYtus7q< struct result_1
8`~3MsE" {
:kx#];2i typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
DF[b? } ;
!6/IKh`J B*iz+"H template < typename T1, typename T2 >
\\G6c4fC struct result_2
c3!|h1h/v {
DPxu3,Y typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
_>m*`:Wb } ;
4qz{D"M } ;
+95dz?~ ;_\ h8-tbHgpb 最后一个单参数binder就很容易写出来了
'*ICGKoT J o(}#_y? template < typename Func, typename aPicker >
=+=|{l?F class binder_1
Y*}>tD; {
!cq|g Func fn;
r=||sZs aPicker pk;
2,Dc]oj public :
;<@O^_+ /aa;M*Qp template < typename T >
=l'_*B8 struct result_1
I^Jp
)k*z {
i@^`~vj typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
YY<?w } ;
RcM0VbR"EU hGXDu;{ template < typename T1, typename T2 >
f4I9H0d;! struct result_2
7[1
R}G V {
qTMz6D!Q typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ZDmk<}A-U } ;
3i}B\
{ [:S F(*} binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
G ]By_ WA5kX SdIb template < typename T >
&D w~Jq| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@BhAFv,7 {
{*$J&{6V return fn(pk(t));
*)D*iU& }
<ijmkNVS template < typename T1, typename T2 >
S
IK{GWX typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2U{RA's {
tp2 _OQAQ return fn(pk(t1, t2));
L1 VTq9[3 }
]m>MB )9 } ;
&L~rq)r/& 'Pu;]sC W)hby`k 一目了然不是么?
E_rC"_Zte 最后实现bind
a8aqcDs>O t O>qd#I LXV6Ew5E template < typename Func, typename aPicker >
k>hZ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
<);u]0 {
%BLKB%5 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
BZshTP[` }
K_3ZJ GqxK|G1 2个以上参数的bind可以同理实现。
9Bw"VN]W 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。
h--bN*}H2 s%|J(0 十一. phoenix
eqCB2u"Jq Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
B ;$8< \YS\*'F for_each(v.begin(), v.end(),
tH(#nx8 (
{rLOAewr do_
B=|sLs`I [
IPR396J+- cout << _1 << " , "
mH .I! ]
4*X$Jle| .while_( -- _1),
I5?LD=tt cout << var( " \n " )
a@J:*W )
DI[Ee? );
MJ08@xGa $@;[K\ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
]S ,GHPEN 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
K?
k`U, operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
yr'`~[oSCy 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Cj9Tj'0@I+ \gpKQt0 rC16?RovQ@ template < typename Cond, typename Actor >
yI<'J^1C[ class do_while
Qafg/JU {
-bF+uCfba Cond cd;
gEu\X|7' Actor act;
ps{(UYM=b public :
9qA_5x%"%u template < typename T >
B#yyO>0k] struct result_1
,P +&-}gn9 {
]\lw^.% typedef int result_type;
S\m]z e } ;
+qec>ALAg _guY%2%yR do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
w5Xdq_e3 ?}>tfDu' template < typename T >
dmO|PswW typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{w++)N2sh {
Wwz{98,K do
edQ><lz {
vI@8DWs act(t);
2RCnk&u }
XQA2uR4h while (cd(t));
C#R9Hlb return 0 ;
b+>godTi_ }
`UR.Rn/x } ;
)UJMmw\ K VCS(oN vY6|V$ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
eMwf'*# 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。
W=*\4B] 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。
vKeK] 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。
JY,+eD 下面就是产生这个functor的类:
oS4ag wHmEt ORo 1tDN$rM5 template < typename Actor >
[g? NU] class do_while_actor
P_gQ-pF. {
cW
RY[{v Actor act;
`xSXGI public :
`W9_LROD do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
uD"Voh|]= R+\5hI@ >i template < typename Cond >
xM:dFS picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
[o~w>,a } ;
])`F$S f} apn= "7g: u- 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
V;!D:N8< 最后,是那个do_
}\W3a_,v) .XmD[= z)26Ahm TV class do_while_invoker
D"MNlm {
XxIU B(.QI public :
Oj:`r*z43 template < typename Actor >
(n<xoV[e do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
iG;6e~p {
C}!|K0t? return do_while_actor < Actor > (act);
*M="k 1P1 }
4&\m!s
} do_;
\rpu=*gt ((y+FJH 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
`27? f$, 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
[\!S-: 最后来说说怎么处理break和continue
dCHU* 7DS 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。
sJ,zB[e8 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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