一. 什么是Lambda
*'"^NSJ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
u !!X6< 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,
vky .^ uIU5.\"s ki>~H!zB #2iD'>bQ class filler
v`1,4,;,qs {
|a{Q0: public :
)/t?!T.[ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
_{jjgQJ5 } ;
"`asFg 1He{v# @AYRiOodi 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:
J~(Wf%jM~ 7^T^($+6s& zS]8V?` 7)%+=@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
67y Tvr@a US hQNe;R5 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
;l}- Z@! / F7")]q3I~ ;O<9|? pStk/te,XK 二. 战前分析
]\ngX;h8G 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
(LHp%LaZ\; 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
e$Y[Z{T5 GA`PY-Vs) W[+|} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
V(Yxh+KU /* --------------------------------------------- */
%7g:}O$ vector < int *> vp( 10 );
1wW)tNKIF transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
/k"`7`! /* --------------------------------------------- */
&QNWL] sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
l1]p'Liuu /* --------------------------------------------- */
s}onsC int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
`<[6YH_ /* --------------------------------------------- */
z6py"J@ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
/.M+fr S /* --------------------------------------------- */
gT/@dVV for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
RmrL^asg -)vEWn$3< 2YuN~- %&
_V0R\k 看了之后,我们可以思考一些问题:
exdx\@72 1._1, _2是什么?
nADX0KI 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
!`bio cA 2._1 = 1是在做什么?
,7XtH>2s 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
SR*wvQnOx Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
?|e'Gbb_ (Z5##dS3 @E.k/G!~Nb 三. 动工
1
y}2+Kk 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
! Q<>3xZ "7>>I D f&D]anf33 8}w6z7e|{ template < typename T >
w:'dhr': class assignment
Ap{}^ {
mJB2)^33a T value;
fI\9\x public :
^`f*'Z assignment( const T & v) : value(v) {}
%<8nF5 template < typename T2 >
!A1)|/a@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
6dAEM;$_Z } ;
6n1rL 20rkKFk* {G*A.$-d 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
ceGa([#!\_ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
e4FM} z[ 1y^K/.5- #y|V|nd d3^OEwe class holder
rw)kAe31 {
0ult7s} public :
/J)l /oI template < typename T >
Jw~( G9G assignment < T > operator = ( const T & t) const
``ekR6[ 8c {
*Ywpz^2?: return assignment < T > (t);
T!W~n
ZC }
sS
TPMh } ;
aAu>Tn86D. 8vk..!7n} ,7,g%?_P 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
|lH;Fq{\ j'i0*"x static holder _1;
ZtVAEIZ) Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
y$hp@m'@C midsnG+jnf for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
TO,rxf 而不用手动写一个函数对象。
`IINq{Zk FI8Oz, fQ+VT|jzx [~D|peM3 四. 问题分析
:`)~-`_ 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。
*=Z26 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。
QH]M 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
~tB;@e 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
.ut{,(5 下面我们可以对这几个问题进行分析。
<ktzT&A -oz`"&% 五. 问题1:一致性
^BZkHAp 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?|
bU 63X={ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
0^'B3$> 0i[zup struct holder
\bCX=E- {
8
6QE/M //
@+U,Nzd template < typename T >
H(0q6~| T & operator ()( const T & r) const
UkCnqNvx {
+&KQ28r return (T & )r;
*s}|Hy }
o
A*G } ;
?j7vZ}iRi Rd+P,PO 这样的话assignment也必须相应改动:
+a=
0\lpOy #n\C
| template < typename Left, typename Right >
y'ja< 1I> class assignment
wxLXh6|6%_ {
6`\]derSon Left l;
y%]8'q$ Right r;
a=GM[{og public :
"%8A:^1 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
A{o 'z_zC template < typename T2 >
Hg}I]!B T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
{mE! Vf } ;
p<WFqLe(": 7=4 A;Ybq 同时,holder的operator=也需要改动:
VVWM9x q&'Lbxc>c template < typename T >
/.5;in assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
k6IG+:s {
V[pvJ( return assignment < holder, T > ( * this , t);
C-P06Q] }
2=PBxDs; ghk5rl$ 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。
e`{0d{Nd 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
|P6EO22p I.}1JJF* return l(rhs) = r;
_baYn`tFw- 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。
s_jBu 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
4aZCFdc -'rj&x{Q)U template < typename Tp >
")s!L"x class constant_t
d_}a`H {
HW=xvA+ const Tp t;
"C%!8`K{a* public :
cTZ)"^z! constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
b'>8ZIY template < typename T >
wCZO9sU:6= const Tp & operator ()( const T & r) const
go)p%}s {
D_|B2gdZY return t;
hQJWKAf,/ }
a!Yb1[ } ;
nN`"z3o w#PZu+ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
|U[y_Y\a 下面就可以修改holder的operator=了
#_Ea[q7v ^o<:;{ template < typename T >
SA6hbcYk assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
FyD.>ot7M {
@%i>XAe#0 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
(0*v*kYdL+ }
nR5bs;gk" ]>:^d%n,} 同时也要修改assignment的operator()
;np_%?is i8V0Ty4~N template < typename T2 >
]S8LY.Az5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
n~z\?Y=* 现在代码看起来就很一致了。
G=M] 8+h !awh*Xj6 六. 问题2:链式操作
YaFcz$GE_ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
-oBI+v& 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
RJJ1 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
Ph7pd 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
KS!yT_O 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
ui.'^F< ;?9A(q_Z template < typename T >
7#4%\f+'t struct result_1
&>}.RX]t {
;cSGlE | typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
|uha 38~ } ;
*Jnh";~b |paP<$ 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:
`\FI7s3b . A<sr template < typename T >
+80 2`eax struct ref
iV)ac\ {
UC9{m252 typedef T & reference;
(:?&G9k
" } ;
X7cWgo66T template < typename T >
y/4ny,s" struct ref < T &>
_%IqjJO{=r {
H/i<_L P typedef T & reference;
S!j^|! } ;
cb+y9wA 5gNLO\ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
)bW5yG! \y*j4 0 template < typename T >
:::>ro*R typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
M'u=H {
,RK3eQ return l(t) = r(t);
?vu|o'$T, }
ZO7bSxAN- 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。
KSOO?X0j 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
u( 9X x}"Q8kD 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
>~&(P_<b _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
x YT}>#[ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
3_J>y +5 调用divide的对象返回一个add对象。
+Jw{qQR/* 最后的布局是:
i| xt f Add
P0#`anUr1 / \
6GOg_P Divide 5
$r"A@69^RS / \
]18Ucf _1 3
I q,v 似乎一切都解决了?不。
uYTCd ZQh 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
#{>uC&jD 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
I<`V_ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
px
[~=$F nO_!:6o". template < typename Right >
}N| \ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
5Bd(>'ig_ Right & rt) const
WD;)VsP {
6K//1U$ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Q [:<S/w }
Ars,V3ep 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
#NJ<[Gew 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。
('HxHOh2 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。
t&pGQ 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。
hZ o5p&b 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。
;Id"n7W 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?
I7b i@t 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:
7sguGwg) _ ^f0(aYWx template < class Action >
86{ZFtv class picker : public Action
QRagz,c {
\P@S"QO public :
pE(sV{PD picker( const Action & act) : Action(act) {}
_Y7:!-n} // all the operator overloaded
x:C@)CAr } ;
!OQuEJR Loc8eToZ 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。
+I.v!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:
FoLDMx( R_9 o!sTZ template < typename Right >
=SL^>HS.fo picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
LT&/0 {
JilKZQmk return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
R25-/6_V> }
}6@%((9E2 W+/2c4$F3 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
+WdL 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
4L$};L /xf.\Z7< template < typename T > struct picker_maker
U
TS{H {
85Dm8~ typedef picker < constant_t < T > > result;
D{3fhPNU<b } ;
P|v ? template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
%\l0-RA@< {
&&*wmnWCS{ typedef picker < T > result;
iW-t}}Z>B } ;
Y)v% Hq-v@@0 * 下面总的结构就有了:
Uk|9@Auav 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。
hvL6zCi 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。
:^.u-bHI picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
b8e*Pv/ 至此链式操作完美实现。
N&,"kRFFo _UaPwJ XJ
_%! 七. 问题3
sHF%=Vu 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。
X;5 S ',%5mF3j template < typename T1, typename T2 >
b2W; |
??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}R\B.2#M_@ {
<@%ma2 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
#e*$2+`[A }
8W{ g gi
'^qi2 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
W >Kp\tD s7AI:Zv template < typename T1, typename T2 >
nT)~w
s struct result_2
BHIM'24bp {
8@Q"YA3d+ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
vevx|<9, } ;
?SB5b , np= J:v4 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
sgR
9d 这个差事就留给了holder自己。
zEAx:6`c 4bWfx_0W @!Y.935/0 template < int Order >
?!rU
|D class holder;
]KzJ u`O%G template <>
Mru~<:9 class holder < 1 >
-IGMl_s {
[10$a(g\x public :
x9TuweG template < typename T >
cFe V?a struct result_1
;,R[]B01u {
@RQ+JYQi typedef T & result;
:E}6S } ;
"hz>{oe template < typename T1, typename T2 >
i^~sn `o struct result_2
5NFq7&rJ6 {
e-1;dX HL typedef T1 & result;
g+VRT,r } ;
t%
<pbZO template < typename T >
5BZ+b_A>VV typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
EwC5[bRjUp {
yFIl^Ck% return (T & )r;
JHHb | }
EC0zH#N template < typename T1, typename T2 >
n&3iz05} typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
7ucx6J]c {
.`b4h"g: return (T1 & )r1;
q=J9LQ }
T %$2k> } ;
@^BS# 2J1B$.3' template <>
5^bh.uF class holder < 2 >
3KB|NS {
V,`!rJ public :
~D$#>'C# template < typename T >
9T?~$XlX struct result_1
wA{*W>i {
LNWqgIq typedef T & result;
{H/8#y4qp& } ;
I=Gr^\x= template < typename T1, typename T2 >
"tEj`eR struct result_2
\z&03@Sw {
J{aQ1) typedef T2 & result;
tvGg@Xs\ } ;
xn0s`I[ template < typename T >
't||F1X~J typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
>|y>e{P {
F0X5dv return (T & )r;
7g {g} }
Cij$GYkv template < typename T1, typename T2 >
>aNbp typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
|k/`WC6As. {
}x{rTEq return (T2 & )r2;
]t8{)r }
JI28O8 } ;
$1:}(nO, "FD<^
_Ac/i r[,: 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> >。
WK/b=p|#o 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
7*R{u*/e 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
&\CJg'D:m TsoCW]h return l(i, j) = r(i, j);
[i2A{(x 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
V,99N'o~x ;P0,60 return ( int & )i;
yaCd4KP return ( int & )j;
l"2^S6vU 最后执行i = j;
EOMuqP) 可见,参数被正确的选择了。
U^vUdM" tg4LE?nv V'Sd[* t?pIE cl B<vvsp\X 八. 中期总结
!Qj)tS#Az 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:
KqT#zj 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
44<9zHK 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
xkk@{}J\ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Qivf|H619 G.A=hGw SaX,^_GY lo IL{2 0R2S@4%Y bn^mL~ 九. 简化
-N /8Ho 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。
}.fZy&_
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
"t3uW6& 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:
tal>b]B; 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
$9LGdKZ_D +-*/&|^等
B;Q`vKY 2. 返回引用。
yoq\9* ?u^ =,各种复合赋值等
F:[Nw#gj/ 3. 返回固定类型。
%RfY`n 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
P>yG/:W; 4. 原样返回。
Zi2Eu4p l{ operator,
=H.<"7 5. 返回解引用的类型。
nm{'HH-4 operator*(单目)
\FY/eQ*07 6. 返回地址。
E-BOIy, operator&(单目)
0XBBA0tq 7. 下表访问返回类型。
E.zYi7YUKK operator[]
XZUB*P}]D 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
d=xI operator<<和operator>>
, u8ZS|9 {Oc?C:aI= OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
t(uB66(_F 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
S20 nk.x '/gxjr& template < typename Left >
X-*KQ+? struct value_return
[FeJ8P>z {
=DmPPl{ template < typename T >
(IO\+ struct result_1
LXTipWKz {
ZYl-p]\*y typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
6I5[^fv45G } ;
)Ta]6 YKs^%GO+ template < typename T1, typename T2 >
/:*R -VdF struct result_2
n##w[7B* {
/jK17}j typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
it/C y\f } ;
.5Z,SGBf } ;
H$=h- pDq^W@Rq b3y,4ke" 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
8`rAE_n`% i no7!T` 下面我们来剥离functor中的operator()
5sA>O2Rt> 首先operator里面的代码全是下面的形式:
{3F}Slb P}.yEta return l(t) op r(t)
]/<Qn-BbU return l(t1, t2) op r(t1, t2)
y$r?t0 return op l(t)
G}9bCr, return op l(t1, t2)
Zo}\gg3 return l(t) op
(Ay4B*|! return l(t1, t2) op
g O\f:Pg return l(t)[r(t)]
|aOnV,} return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
nCSd:1DY +i q+ 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:
$J;=Ux)$ 单目: return f(l(t), r(t));
W:;` return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
2jrX 双目: return f(l(t));
9^C!,A{u4 return f(l(t1, t2));
^c[CyZ:a 下面就是f的实现,以operator/为例
=w;xaxjL ;|2;kvf"w struct meta_divide
+gD)Yd {
.x-Z+Rs{g template < typename T1, typename T2 >
VW<"c 5| static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
~;O=
7 {
J~yd]L> return t1 / t2;
*fuGVA }
zM9) .D
H } ;
644hQW&W AIRVvW~($ 这个工作可以让宏来做:
:'^dy%&UB +2k|g2 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
D .oS8' template < typename T1, typename T2 > \
R(7X}*@X static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
|]2eGrGj4 以后可以直接用
3Oig/KZ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Yf2+@E 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
7K5o"
" (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。。。)
E#HU?<q8 &|&YRHv ~1wdAq`'a 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
>FMT#x t TF}4X;3Dsy template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
\ /X!tlwxh class unary_op : public Rettype
WHD/s {
:xUl+(+ Left l;
mGyIr kE public :
oE|{|27X unary_op( const Left & l) : l(l) {}
{dSU
\': iR}i42Cu template < typename T >
S;AnpiBM8 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2M(PH]D {
BoiIr[ ( return FuncType::execute(l(t));
kvO`]>#;$? }
%N_S/V0` (=&bo p template < typename T1, typename T2 >
J/P@m_Yx typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+EB,7<5< {
1-Wnc'(OK return FuncType::execute(l(t1, t2));
DGuUI}|) }
'y@ 2,9v } ;
(Ss77~W7 [XU{)l u>i+R"hi" 同样还可以申明一个binary_op
H|Fqc=qp [@l
v]+@ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
"j@IRuH class binary_op : public Rettype
O t4+VbB6 {
R;-FZ@u/ Left l;
IM&7h!
l"| Right r;
Go+,jT- public :
$v}8lBCr3 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ThqfZl=V a!J ow?( template < typename T >
L4A/7Ep typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+q,n}@y= {
nR |LV'( return FuncType::execute(l(t), r(t));
'hHX"\|RA }
`GN5QLg#}0 GHsdLe=t0# template < typename T1, typename T2 >
!vo '8r?& typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[F-u'h< *l {
&8YI)G% return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
U@t?jTMBkO }
VEYKrZA } ;
uB&I56 cS ;=_%~ BHBT=,sI 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
lo;9sTUHT 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
@f01xh=8 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
u9~V2>r\ 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。
s1b\I6&:J 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
$8 ww]}K 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
A5H8+gATK 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
VS@W.0/ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
c68$pgG 下面是修改过的unary_op
RknSWuFKt -bb7Y template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
^A$XXH' class unary_op
AeQ&V d| {
,xM*hN3A Left l;
3'@jRK @KRn3$U public :
^0?cyv\>LA )^2jsy
-/ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
g<0%-p n_NG~/x template < typename T >
)^@V*$D struct result_1
%Bu n@ {
VqT[ca\ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
52R.L9Ai } ;
,7$uh): Dq1XZ%8 template < typename T1, typename T2 >
3:gO7Uv
struct result_2
v@1Jhns {
Hw. @Le> typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
`,]PM)iC } ;
ZjbG&oc $,v+i
- template < typename T1, typename T2 >
_I"<?sh3 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<y/AEY1 {
}@0. return OpClass::execute(lt(t1, t2));
sEi.f(WA }
n{NgtH\V TZ_'nB~ template < typename T >
:h dh$}y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
y(BLin!O. {
e$|)wOwU return OpClass::execute(lt(t));
fe`G^hV }
.Eyk?"^ HSFf&|qqx } ;
gG> ^h1_o~ !/9Sb1_ ~ ! { aA*E{ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
3$f5][+U 好啦,现在才真正完美了。
/'^>-!8_1 现在在picker里面就可以这么添加了:
T:5%sN;#O siZ_JJW template < typename Right >
L. ?dI82c picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
gx
R|S
{
W
9MZ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
m&c(N }
Olh-(u:9+O 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。
mK&9p{4#U 6HQwL\r79 A{T@O5ucj I`>%2mP[C D??/=`|8 十. bind
dp W%LXM_ 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。
UC$+&&rO 先来分析一下一段例子
q)y8Bv| ]KT,s]. [:'?}p int foo( int x, int y) { return x - y;}
\`5u@Nzx bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
J~`%Nj5> bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
$F$R4?_ 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。
UeeV+xU 我们来写个简单的。
}r<^]Q*&p 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
[,X,2 对于函数对象类的版本:
!9OgA dR{
V,H7N template < typename Func >
6MQ:C'8T&= struct functor_trait
QP0X8%+p {
ZO$T/GE6% typedef typename Func::result_type result_type;
5ml}TSMu' } ;
n:] 1^wX# 对于无参数函数的版本:
=x]dP. glIIJ5d|, template < typename Ret >
IcA~f@ struct functor_trait < Ret ( * )() >
eZ$1|Sj]j {
{-qTU6 typedef Ret result_type;
\,t<{p_Q } ;
xGk4KcxKs 对于单参数函数的版本:
H43D=N& ,6pH *b$ template < typename Ret, typename V1 >
Xh!Pg)|E struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
'mR+W{r {
wajhFBJ typedef Ret result_type;
1"PE@!] } ;
)C6 7qY[P 对于双参数函数的版本:
9F!&y- E.9k%%X] template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
|/Z)? struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
p8J"%Jq} {
8"^TWzg}L typedef Ret result_type;
c17==S } ;
w+P^c| 等等。。。
yBKlp08J 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
`vBa.)u i|'t!3I^m template < typename Func >
Wbxksh:)Q struct func_return
ZK*aVYnu {
y$NG ..S template < typename T >
_.LWc^Sg struct result_1
x*)O<K {
@U5>w\ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Dw,f~D$+ic } ;
kJFHUR E+ 20-> template < typename T1, typename T2 >
rNp#5[e struct result_2
BT0hx!Ti {
Gjr2]t;E typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
2wvDC@ } ;
(P8oXb+% } ;
&i RX-)^u r U5'hK
\ }f* 最后一个单参数binder就很容易写出来了
xc?<:h" rfpxE>_|G template < typename Func, typename aPicker >
E3.s8}} class binder_1
2_v>8B {
:"]ei@ Func fn;
LcF3P
4 aPicker pk;
!CKUkoX public :
ry"zec
B N3) v,S- template < typename T >
7i/Cax struct result_1
"-%H</ {
Q8i6kf! typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
U)8]pUI+/P } ;
2O/_hv. _#B/#^a template < typename T1, typename T2 >
C"<@EMU9 struct result_2
]9Hy
"#Fz {
gG>>ynn typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
AF6'JxG7 } ;
ba13^;fm# H=C;g)R binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
P+h&tXZn8 67?5Cv template < typename T >
G]CY3xw98 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b??1Up {
*2F}e4v return fn(pk(t));
zdE^v{}| }
/+msrrpD template < typename T1, typename T2 >
|e\%pfZ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6Y^o8R {
{J$aA6t:"T return fn(pk(t1, t2));
$!Tw`O }
@@jdF-Utj; } ;
`Fj(g!` 1S.~-K*X ':3KZ4/C 一目了然不是么?
FQ%mNowuj 最后实现bind
5FxU=M1gF !=:c8V
~A/_\- template < typename Func, typename aPicker >
LNkyV*TI picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
nmr>Aj8[ {
/&yT2p return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
a2TC, }
}|,y`ui\ "T|\ 2个以上参数的bind可以同理实现。
;H lv 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
O [/~V= gZ3!2T> 十一. phoenix
<=Qk^Y2k Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
%L3]l Pp2)P7 for_each(v.begin(), v.end(),
"dOzQz*E (
eAMT7 2_ do_
zKNk(/y [
*rLs!/[Z_ cout << _1 << " , "
)T?ryp3ev ]
KXJHb{? .while_( -- _1),
k&b>-QP6 cout << var( " \n " )
}8HLyK,4 )
i7FEjjGtG );
:z\STXq P*>V6SK>b 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
ioggD 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
!_@%/I6 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
D_Y;N3E/rS 那么我们就照着这个思路来实现吧:
FWg7e3 Y{KJk'xN5W -MjRFa template < typename Cond, typename Actor >
KVuv%? class do_while
\"SI-`x {
w8qI7/ Cond cd;
,v"A}g0" Actor act;
J}JnJV8|G public :
4tI~d8?pk+ template < typename T >
K_i2%t3 struct result_1
ZAE;$pkP {
jKzjTn9{E typedef int result_type;
s>5 Z } ;
>EY0-B o&]qjFo\m do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
P]n
'q S~T[*Z/m template < typename T >
X6)LpMm typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
SpgVsz {
^|Y!NHYH$Z do
-LyIu# {
ze-iDd_y act(t);
T1E{NgK }
L" o6)N while (cd(t));
uyj5}F+O return 0 ;
;c`B' }
b{&@Lm0Tn } ;
F}X_I W>~V?%F&' [Mi~4b 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
{ T.VB~C 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
yC[}gHv 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
%9j]N$.V 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。
C.@TX
下面就是产生这个functor的类:
G.Q+"+*^ 8PQt8G. M-NR!? 9 template < typename Actor >
jAu/]
HZx class do_while_actor
c&Dy{B! {
p s2C8;zT Actor act;
\m<*3eS public :
IY'S<)vOY do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
rZLMYM +mJAIjH template < typename Cond >
>_@J&vC picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
IoC,\$s, } ;
[K5afnq` B-RaAiE@ >(3y(1; 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^@ 最后,是那个do_
.FeEK( u%FA. PYZ8@G class do_while_invoker
kW"N~Xw) {
%:NI@59 public :
!59q@Mya[ template < typename Actor >
ZR1EtvVG do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
'>Z
Ou3> {
Q]8r72uSk return do_while_actor < Actor > (act);
OA_
%%A;o }
8W{R&Z7aL } do_;
u7S7lR"lxW (j(6%U 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
R7#B_^ $ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
J&Ah52 最后来说说怎么处理break和continue
n}"MF>zDK 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。
^Kn}{m/3Y 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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