一. 什么是Lambda
o X@nP?\ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
MX?}?"y 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,
])=H ki3 HcV ]zcV]Qj$~ F+3!uWUK class filler
gwJ}]Tf {
1@@y]s_.a public :
P#v^"}.Wd void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
F3 Y<ZbxT } ;
bOe<\Y$ 9?(x>P %z2oDAjX 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:
wx./"m.M 0Gx*'B= i(P>Y2s s&0*'^'O[S for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
/k)
NP l@#b;M/ @ct#s:t 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
;AltNGcM ]| z")gOE ExQ--!AC= 3<3t;&e 二. 战前分析
pLPd[a 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。
RW)k_#%= 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
[?|5oaK R@&?i=gk PB@-U.Z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
T%w(P ^qk /* --------------------------------------------- */
"~Us#4> vector < int *> vp( 10 );
cmae&Atotw transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
[:B W+6 /* --------------------------------------------- */
?o@E1:aA sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
TZkTz
P[ /* --------------------------------------------- */
,rXW`7!2 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
nE4l0[_ /* --------------------------------------------- */
x7Eeb!s0f, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
R4yJ.f /* --------------------------------------------- */
+Z]y #= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
:ECw
\_"0$ g*^wF?t'T 8XgVY9]Qm UX?X]ZYVR 看了之后,我们可以思考一些问题:
aQC7 V !v 1._1, _2是什么?
=\*S'Ded 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。
%sYk0~E 2._1 = 1是在做什么?
Gtf1}UJC 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。
cz$c)It 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。
2zwuvgiZ Af$0 o=". g\E ._ab< 三. 动工
=xl7vHn7 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
zC[i <'h!T CRP7U nsy!p5o RiwEuY template < typename T >
M,I68 class assignment
Gt?!E6^! {
4c~*hMry T value;
/%c+
eL}l public :
*vEU}SxRuv assignment( const T & v) : value(v) {}
@fUX)zm> template < typename T2 >
`W6:=H T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
AN50P!FZW } ;
eYPt &:IfhS b6
J2*;XG 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
}mkA Hmu4 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
3(>(lk g9RzzE! bf&.rJ0 btJ,dpir class holder
;))[P_$zB {
dfYYyE public :
77Q4gw~2U template < typename T >
^'
edE5 assignment < T > operator = ( const T & t) const
Q%_!xQP` {
4+Li)A:4. return assignment < T > (t);
[J[ysW})W }
!8H!Fj`|j } ;
Off: ~ w yuJSB R]V~IDs 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:
HXlr A,-[/Z K/ static holder _1;
\{Ox@ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
V{/)RZ/ g~i''lng for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
tIg CF? 而不用手动写一个函数对象。
'Kt4O9=p giA~+m~fN
h;:Se x _YV{ 四. 问题分析
=B,_d0Id 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。
q_%w
l5\F 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。
.$}Z:,aB
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
ZIGbwL 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
8Pnqmjjj 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Y_aP:+ 9>}(]T 五. 问题1:一致性
PEwW*4Xo 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
8O;rp(N.n 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
T^-H_|/M +lXdRc`6 struct holder
4IGQ,RTB {
p0:&7,+a, //
;{F;e)${M template < typename T >
M7cI$=G T & operator ()( const T & r) const
eW }jS/g` {
t0AqGrn return (T & )r;
<whPM }
k*UR#z(I } ;
9b=^"K [XY:MUe
这样的话assignment也必须相应改动:
!MG>z\: EcS-tE4% template < typename Left, typename Right >
<}x|@u class assignment
a\HtxR8L {
UU:QK{{E Left l;
dM@k(9| Right r;
Af!
W
K= public :
VHXR)} assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
L}sm R, template < typename T2 >
$BO}D T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
lG^mW\O } ;
ss M9t nbkky.e 同时,holder的operator=也需要改动:
nH3b<k;S O.40^u~ template < typename T >
JXa%TpI:
E assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
y [7xK}`_ {
%_X[{( return assignment < holder, T > ( * this , t);
_tauhwu }
p=P0$P+KM <xh'@592 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。
] !* 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
pa> 2JF* _$jJpy return l(rhs) = r;
J;]@?( 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
2*",{m 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
#p9z#kin }JTgj template < typename Tp >
gt~2Br4 class constant_t
J$ih|nP {
p-03V"^& const Tp t;
b+#~N>| public :
X72X:" constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
R"kE5: template < typename T >
?Dp^dR const Tp & operator ()( const T & r) const
v}*u[GWl] {
(/P&;?j return t;
kp>Z /kt }
kx#L< } ;
L}S4Zz18 /WgW e 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
q>oH(A 下面就可以修改holder的operator=了
xwp?2,< G78j$
^/0 template < typename T >
9PfU'm|h assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
wdDHRW0Y {
WsDe0F return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
*t*&Q /W }
4g^+y.,r_f pC.T)k 同时也要修改assignment的operator()
hBSJEP Lj1 @yokB template < typename T2 >
T[=cKYp8\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
cQ ;Ry!$ 现在代码看起来就很一致了。
6
&Aa b56 g-gBg\y{v 六. 问题2:链式操作
l%5%oN`4 现在让我们来看看如何处理链式操作。
q _|5,_a 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。
O!+5As 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。
fhWD>;%F% 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。
v!9Imf 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
&bgi0)> R*fR? template < typename T >
a-2
{x2O struct result_1
5&Kn # {
trt\PP:H% typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Rw8m5U } ;
!T(Omve) ''07Km@x 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:
r@UY$z jc`',o'[+ template < typename T >
*%BI*p struct ref
7V``f:#d {
'Rw]
C[ typedef T & reference;
Z-!T(:E] } ;
C>VZf,JE1 template < typename T >
Sylsp%A struct ref < T &>
bj{f[nZ d {
Mwk_SCy typedef T & reference;
0 d]G } ;
;>Qd )' =@ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
}"k(kH 1\{F.v template < typename T >
N)Kr4GC typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Isb^~c_P {
R?SHXJ%' return l(t) = r(t);
e1Hx"7ew_ }
A@'W $p?5r 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
^k##a-t<_> 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
ji=po;g=E RtL'fd 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
XePBA
J _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
RL9BB. _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
l/NK.Jr +5 调用divide的对象返回一个add对象。
-y<uAI g 最后的布局是:
Ij_`=w< Add
!{;RtUPz* / \
u)pBFs<dn Divide 5
~T9[\nU\ / \
RoRVu,1 _1 3
k({8C`&tK/ 似乎一切都解决了?不。
=1capix 1r 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
(5_(s`q. 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
ic#drpl, OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
VRt*!v<") rgY~8PY" template < typename Right >
q4=RE assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
M czWg Right & rt) const
r kl7p? {
v2V1&- return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
,V?,I9qf }
=
xk@ Q7$ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
cj
*4XYu 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。
sTz*tSwQv 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。
{9MYEN}FO 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。
a{W-+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。
GZo4uwG@a 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?
,}0pK\Y>$ 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:
gP@ni$n |z%,W/Ef template < class Action >
r "R\ class picker : public Action
#UQ[8e {
Apn#o2 public :
4Q5v8k= picker( const Action & act) : Action(act) {}
=F4} // all the operator overloaded
xjN~Y D: } ;
[6|vx},N guvQISQlY 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。
j^.P=; 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:
0bE_iu>f' x3Uv& template < typename Right >
)-@EUN0E>5 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
$u :=lA:N {
+,lD_{}_ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
"^H+A-R[ }
$m>e!P>%u gi)/iz ` Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
fVM%.` 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
5kF5`5+Vj o2~x'*A0I template < typename T > struct picker_maker
^4"_I {
N5\<w> typedef picker < constant_t < T > > result;
LjH];=R } ;
L*z;-, template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
W5p}oN {
T*IudxW typedef picker < T > result;
X$*
'D) } ;
dY,'6JzC 2Y+*vN s3 下面总的结构就有了:
pGIeW}2'9 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。
-n9e-0 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。
v>XE]c_ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
xn"g_2Hi 至此链式操作完美实现。
<da! #12L bbJa,}R F!xK#~e 七. 问题3
ld
$`5!Z 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
>HFJm&lQ ;Y"J j template < typename T1, typename T2 >
UZ1lI> ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&l Q j?] {
JI^w1I, T return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
%Y@3)
}
3
*G=U r
(uM$R$o 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
L,WKL. ctZW7 template < typename T1, typename T2 >
s+[=nau('w struct result_2
r#XDgZtI {
p})&Zl)V typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
R:e:B7O~0 } ;
R9W(MLe58 Cdv TC`~, 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?
+|.#<]GA 这个差事就留给了holder自己。
O/k4W#
@.})nU t~AesHZpk template < int Order >
$*PyzLS class holder;
4nY2v['m0 template <>
HV sIbQS class holder < 1 >
DGU$3w {
~DJ/sY2/ public :
8]Pf:_e,+ template < typename T >
#zXDh3%]a struct result_1
.,c8cq? {
jk|0 <-3 typedef T & result;
G67BQG\av } ;
0QGl'u{F template < typename T1, typename T2 >
}LM_VZj struct result_2
hE=cgO`QU {
_])1P?. typedef T1 & result;
PY^Yx$t9 } ;
@1>83-p"X template < typename T >
dWp4|r typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
:g,r l\S7 {
7DI8r| ~ return (T & )r;
m:h]nm }
l"cYW9 template < typename T1, typename T2 >
OxD\e5r typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
7
724,+2N {
mV;7SBoT return (T1 & )r1;
`Q{kiy }
97
1qr } ;
S4|)N,# P$!Ht template <>
'aCnj8B class holder < 2 >
Kkd7D_bZ* {
-<|Ebh d3 public :
t'z]<7 template < typename T >
3{:d$- y struct result_1
bk8IGhO|m! {
i3kI{8h typedef T & result;
_ p?q/-[4 } ;
^ML2xh template < typename T1, typename T2 >
\>\w-ty[( struct result_2
UP,(zKTA {
t rHj7Nw typedef T2 & result;
HHX9QebiST } ;
}#Vo
XilX template < typename T >
Y(&phv& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
}$b/g {
fBQZ=zh return (T & )r;
V-jo2+Y5= }
@
#V31im"N template < typename T1, typename T2 >
2[WQq)\ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
`E}2|9 {
//WgK{Mt return (T2 & )r2;
(Q\w4?ci }
+8~S28"Wg3 } ;
ZI5UQH/ +wQGC ;aD_^XY 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> >。
^goS?p/z 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
I{M2nQi 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Muarryh} fA|'}(kH return l(i, j) = r(i, j);
>(\[ $ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
d` ^@/1tO #BM *40tch return ( int & )i;
O*jNeYA return ( int & )j;
XbHcd8N T 最后执行i = j;
t);5Cw_ 可见,参数被正确的选择了。
|FKo}>4 Gk!v-h9cq 8^M5u>=t; NeNKOW#X 8l?]UFM>C 八. 中期总结
E{j6OX\ 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:
"b2Mk-qP 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
IMVoNKW- 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
71f]Kalq L 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
rPQ$e!m1Ee uZ
OUp8QQ ph69u #Og 5ptbz<Xv |z5olu$gVc dLjT^ 9 九. 简化
Q,jlKgB5: 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。
R4{}ZT 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
/oWB7l& 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:
_&yQW&vH# 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
A~h8 >zz* +-*/&|^等
C?b Mj[$ 2. 返回引用。
dU+1@_ =,各种复合赋值等
L9G=+T9 3. 返回固定类型。
;M}bQ88 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
i3f/{D/ 4. 原样返回。
!M}&dW2 operator,
23Eg|Xk 5. 返回解引用的类型。
64zO%F* operator*(单目)
Z#\
\NfR 6. 返回地址。
xXLKL6F(\ operator&(单目)
|Z!C`G[ 7. 下表访问返回类型。
vn|X,1o operator[]
;m;wSp 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
{'{ssCL operator<<和operator>>
mQ1QJ_; C10A$=! 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。
mz/KGZ5t 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
$z`
jR* zYH6+!VBH# template < typename Left >
8B\,*JGY2 struct value_return
=(zk-J<nY {
b$g.">:$ template < typename T >
r?H {Y3, struct result_1
~|?2<g$gYR {
Vd|/]Zj typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
~*G I<n } ;
WqwD"WX+w J2yq|n?2gq template < typename T1, typename T2 >
<sd
Qvlx$- struct result_2
D|UDLaz~ {
k98--kc5 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
<o
p !dS } ;
!'n+0 } ;
v]vrD2L Z;lE-`Z*(F
{T.$xiR 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
]_5C5m ijC;"j/( 下面我们来剥离functor中的operator()
6V!yfps) 首先operator里面的代码全是下面的形式:
vO
<;Gnh~ =]"[?a > return l(t) op r(t)
G=\rlH]N return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Ho*S>Y return op l(t)
qAkx52v6 return op l(t1, t2)
)W uuU [( return l(t) op
i Ri1E; return l(t1, t2) op
Jd/5Kx return l(t)[r(t)]
\:^$ZBQr<n return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
lD\lFN(: bm(0raugs 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:
*$uKg zv3 单目: return f(l(t), r(t));
)HR'FlxOd return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
k|a{|2p 双目: return f(l(t));
mrk Q20D return f(l(t1, t2));
/|BzpIfpN 下面就是f的实现,以operator/为例
_d)w, ;m# (#7pGGp*E struct meta_divide
>q4nQ/eP {
4Uz6*IQNl template < typename T1, typename T2 >
mn4j#- static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
@v@'8E Q {
gXs@FhR0 return t1 / t2;
;%Jp@'46 }
]';!r20 } ;
2{#*z%|z T3wR0, 这个工作可以让宏来做:
C[ <&%=
z{;W$SO
2 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
C n4|qX"&t template < typename T1, typename T2 > \
aD24)?db- static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
>aN@)=h} 以后可以直接用
H;Z{R@kf DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Iu%/~FgPj{ 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
l
AE$HP'o (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。。。)
dID]{ *)g*5kKN d<fS52~l 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
80l(,0`, dax|4R template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
}me]?en_Ra class unary_op : public Rettype
E8#y9q {
q{n~s= Left l;
|oPqX %? public :
g 9>p?XY unary_op( const Left & l) : l(l) {}
SJIJV6}H OlMCF.W#3 template < typename T >
TJLz^%t typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(#\3XBG {
"x3_cA~ return FuncType::execute(l(t));
$?ke " }
tj{rSg7{ =]U[ template < typename T1, typename T2 >
At +on9&= typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2zArAch {
Xqf"Wx(X return FuncType::execute(l(t1, t2));
I{B8'n{cN }
VO. Y\8/ } ;
\'BKI; tH17Z $N:m
9R 同样还可以申明一个binary_op
LvhF@%(9J Eu1s template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
P8z++h class binary_op : public Rettype
)1lYfJ {
mY dU`j Left l;
]+d.X] Right r;
)<-kS public :
/rKrnxw binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
{lx^57v ~cU,3g template < typename T >
C0KP,JS& typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^9qncvV {
Z+I[ return FuncType::execute(l(t), r(t));
%+>I1G }
DV{Qbe#In jpOi Eo template < typename T1, typename T2 >
)5'S=av9 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[eG- &u {
5x4(5c5^ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
T"dWrtO }
GS<,adD } ;
vV8y_
yZdM4` d=H C;T) 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
oAv L?2 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
'DRyOJn r DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
.NwHr6/s* 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
:N%]<Mq 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
\u",bMQF 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
WElB,a-RCp 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
J&{E 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
j.AAY?L 下面是修改过的unary_op
z`f1|Ok -DU[dU*~ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Y
1LE.{ class unary_op
M0"xDvQ {
J"I{0>@ Left l;
jJ|O]v$N >(~;V; public :
^ 8egn| =,,!a/U unary_op( const Left & l) : l(l) {}
$I>.w4G} LT#*nr template < typename T >
3ef]3 struct result_1
&7JCPw {
sq&$ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
hZc$`V=R } ;
CXvL`d" =#n|t[h- template < typename T1, typename T2 >
oy#Qj3M8= struct result_2
om;jXf}A {
v7xc01x typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
}3=]1jH6 } ;
krI<'m;a `?91Cw=` template < typename T1, typename T2 >
5A:b
\ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
XQHvs{Po {
NR^z!+oSR return OpClass::execute(lt(t1, t2));
iS=}| 8" }
WPpl9)Qc ^'6!)y# template < typename T >
Y2QlK1.8V typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"P"~/<:) {
#R'm|En' return OpClass::execute(lt(t));
5Y_)%u
}
YYZE-{ % 8L6!CP_! } ;
q%8,@xg GC~Tf rf=r ;r"YZs&Xd 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
-:AknQq 好啦,现在才真正完美了。
[|Jzs[ 现在在picker里面就可以这么添加了:
y]+i.8[ >Vn;1 |w template < typename Right >
Ql3hq.E picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
/\_0daUx {
W6
f *> return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
_Cj u C`7 }
mJ)o-BV 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
=Y?M#3P.I =K-B
I iRBUX`0 8{(;s$H~ m}'kxZTOm 十. bind
NYm2fFPc 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。
DnMfHG[< 先来分析一下一段例子
XjuAVNY ^8ZVB.Fv 9~SfZ,( int foo( int x, int y) { return x - y;}
LIT{rR#8 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
R%"wf bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
4
B"tz! 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。
)k.;.7dXe 我们来写个简单的。
#9F=+[L 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
?;ZTJ 对于函数对象类的版本:
g0:mm,t\ c0sU1:e0 template < typename Func >
Nv{r`J. struct functor_trait
,JYvfCA {
PxhB=i!'$ typedef typename Func::result_type result_type;
{F+7> X } ;
[nZ3}o 对于无参数函数的版本:
:,h47'0A }S\ \"SBC template < typename Ret >
e23}'qb struct functor_trait < Ret ( * )() >
[y7BHikX) {
%AwR 4"M typedef Ret result_type;
82nQ] } ;
Y;O\ >o[ 对于单参数函数的版本:
&^=6W3RD <5%x3e"7u template < typename Ret, typename V1 >
0
XxU1w8\V struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
%5?qS`/c( {
"g;^R/sfq typedef Ret result_type;
h:\WW;s[B } ;
yr9%,wwN 对于双参数函数的版本:
A.8{LY; b_ +dNoB template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
(RW02%`jjy struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
:s`~m;Y9? {
2I(b ad typedef Ret result_type;
i0;
p?4`m } ;
Xxhzzm-B 等等。。。
;.>CDt-E] 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
1$2'N~`#U
M S$^m2 template < typename Func >
6c>cq\~E struct func_return
G;#-CT {
.-2i9Bh6 template < typename T >
_+73Y' struct result_1
n]c6nX:' {
7VQ|3`!< typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
BV_rk^}Ur } ;
"& h;\hL xXkP(^ Y template < typename T1, typename T2 >
E:'TZ4Z struct result_2
/Z`("X?_Kf {
y;aZMT.YI typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
nW#UBtZ } ;
W?is8r: } ;
Jm0o[4 B'<k*9=Nv8 AT*J '37 最后一个单参数binder就很容易写出来了
wtlIyE .H;[s template < typename Func, typename aPicker >
k<xPg5 class binder_1
'e
@`HG
{
TrA&yXXL Func fn;
eb%`ox@& aPicker pk;
euO!vLd X public :
5A^$!q P wyG7SA template < typename T >
XL
SYE
struct result_1
O.OPIQ=?:w {
;;|S
QX typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
6jS:_[p } ;
b/^i .%Pt[VQ template < typename T1, typename T2 >
i
b$2qy struct result_2
,gY bi-E {
SbrKNADH% typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Q)vf>LwC2S } ;
Z]VmTB B+)HDIPa- binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
<WPLjgtn3 1dsMmD[O template < typename T >
Lmp_8q-Ej typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&:Mk^DH5 {
cviPCjM return fn(pk(t));
60R Yw9d%0 }
A!xx#+M template < typename T1, typename T2 >
R# 8.] typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k+nfW]UNF {
:oN$w\A return fn(pk(t1, t2));
Wra$ }
fm u;Pb]r } ;
:_,oD CN(}0/ S8_>Lw
一目了然不是么?
Qf=+%-$Y 最后实现bind
Wjf,AjL\ LN!e_b 6 +2M$3_U template < typename Func, typename aPicker >
; fOkR+ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
F0i`HO{ {
#gQaNc? return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
!=/wpsH }
?q lpi( }I )%G w 2个以上参数的bind可以同理实现。
()\=(n!J 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。
/O*4/ BSyl!>G6n8 十一. phoenix
_`Lv@T. Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
_Qh:*j! :"im2J for_each(v.begin(), v.end(),
$F#eD0| (
GJeP~ do_
/
%9DO [
dm:2:A8^ cout << _1 << " , "
CW+] Jv]" ]
c04;2gR .while_( -- _1),
9|{t%F=- cout << var( " \n " )
;Yr?"| )
:4\=xGiY );
Sy0-tK4 FdcmA22k* 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
m|by^40A( 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
>;NiG)Z operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
wRj||yay#- 那么我们就照着这个思路来实现吧:
?cvV~&$gc ~!iZn Z;"YUu[( template < typename Cond, typename Actor >
Cx[Cst` class do_while
X{BS] {
tbm/gOBw Cond cd;
W|I<hY\X Actor act;
{k15!(:i~a public :
]fdxpqz template < typename T >
]*&`J4i struct result_1
ObzFh?W {
PJn| typedef int result_type;
^U.t5jj } ;
b+tm[@|,v :<
*x G& do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
\jCN ]A< )/FEjo template < typename T >
>V$
S\" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=#.qe= {
m2j]wUh" do
1Pp2wpD4iC {
1x3>XN]a act(t);
B'QcD }
\<kQ::o1y while (cd(t));
{;^GKb+ return 0 ;
m> YjV>5 }
/DGEI&}&:u } ;
XbYST%|. h}n?4B~Gi M=t;t0 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Y$<p_X, 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
N;|:Ks#! 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
]x1o (~ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
=jD9oMs 下面就是产生这个functor的类:
v"8i2+j >mUSRf4 pdq5EUdS template < typename Actor >
/`+ubFXc class do_while_actor
a2. @Zyz {
Z1N=tL Actor act;
CSVL,(Uw public :
V: P do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
{D`_q| XgPZcOzYB template < typename Cond >
C)(/NGf picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
#``Alh8 } ;
3hPp1wZd 0kxe5*-| N+CcWs!E 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
.gs:.X)TG9 最后,是那个do_
"YoFUfaNg z:W|GDD1 Nf1&UgX class do_while_invoker
fIii {
Z,:}H6Mj9 public :
%~E Oq\& template < typename Actor >
FKU)# Eo do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
TFYp=xK( {
~zcB@; : return do_while_actor < Actor > (act);
Ox^VU2K;&. }
Gi Max } do_;
w|(
ix;pK iXD=_^^o . 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
:IRQouTf:, 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
G`R_kg9$ 最后来说说怎么处理break和continue
mt]50}eK 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。
XEb+Z7L 1 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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