一. 什么是Lambda
Z{%h6"" 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Wt_@ vs@.O 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,
IuRKj8J)o !W8$-iq zV%U4P)Dao 42Z2Mjtk class filler
RsY|V|< {
1,Y-_e) public :
'DVPx%p void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
hMi`n6m } ;
"MlY G6 VNF@)!l |',MgA 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
Dk/;`sXV ao Y"uT+ 'r3I/qg*m j:rGFd for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
\
VJ3 "(/.3`g ~fEgrF d 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Fj|C+;Q. 5_{C \S`T k/cQJz /z`LB 二. 战前分析
"Qm 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
/qEoiL### 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
V{ECDgP ?~hC.5 r:<UV^; 9l for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Beqzw0 /* --------------------------------------------- */
dFK/ vector < int *> vp( 10 );
F:1w%#6av transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
89@gYA"Su /* --------------------------------------------- */
o{lR_ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
d A[I /* --------------------------------------------- */
{|bf` int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
<Zl}u:(w /* --------------------------------------------- */
K#kU6/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
.e~17}Ka} /* --------------------------------------------- */
L
slI!.( for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
txw:m*(% QJjqtOf> V)=!pT l`4hWs\I 看了之后,我们可以思考一些问题:
n3-5`Jti 1._1, _2是什么?
7X*$Fu< 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。
Cj#$WZga% 2._1 = 1是在做什么?
IZoS2^:yw 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
sEm-Td+A5 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
#41~`vq3 3dTz$s/[ bj=kqO;*O 三. 动工
+`>Tuz~ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
^"STM'Zh _o`+c wc SvLI%>B=9
p"\Z@c template < typename T >
XvETys@d class assignment
).0klwfV {
D,b'1= T value;
@8{-B; public :
-fKo~\Pr assignment( const T & v) : value(v) {}
fP# !ywgr% template < typename T2 >
|WwC@3) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
589hfET } ;
I7,5ID4pn G<:_O-cPSv wrI66R}@ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
H3CG'?{ _ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
G'<:O(Imu Is57)(^.- (dmLEt e!k1GTH^ class holder
o{MF'B# {
:+#$=4 public :
pDqX%
$^ template < typename T >
a4aM.o assignment < T > operator = ( const T & t) const
?TTtGbvU {
o?5m^S14[1 return assignment < T > (t);
0])D)%B
k }
c[VVCN8dA } ;
cH>@ZFTF ,^wjtA3j8 :`Kv\w. 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
lEAf\T7 5?l8;xe`{f static holder _1;
JX!z,X?r4 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
'aV])(Wm> 9!} ?}`'_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Y]!WPJ`f2 而不用手动写一个函数对象。
lC.Q61 J@ +%Z#!1u <8)cr0~zy> ( fNG51h! 四. 问题分析
POXd ,ON9 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
<=nOyT9 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
[/=Z2mtA 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
fM/~k>wl 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Dc@OrQu 下面我们可以对这几个问题进行分析。
5]f6YlJZ ?i{/iH~Sf 五. 问题1:一致性
8yCt(ms 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
DyPHQ}G 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
7m$EZTw? y:',)f } struct holder
o[^nmHrM2 {
l"zwH //
3QI. |;X template < typename T >
-#Bk T & operator ()( const T & r) const
JIc(hRf9> {
*3iEO> return (T & )r;
z{H=;"+rh }
N?EeT}m _ } ;
N
T>[
2< AXpg_JC 这样的话assignment也必须相应改动:
*$]50 \W 4^Ke?;v template < typename Left, typename Right >
{nPiIPH class assignment
prEI9/d" {
`O0bba=:= Left l;
XvSng"f. Right r;
'pnOHT public :
5pU/X.lc assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
G\z5Ue* template < typename T2 >
x,NV{uG$n T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
!$NQF/Ol } ;
4#,,_\r ~KQiNkA\|l 同时,holder的operator=也需要改动:
vRh)o1u) 4L bll%[9 template < typename T >
0`/CoP<U assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
TKp2C5bX {
wQ^RXbJI9 return assignment < holder, T > ( * this , t);
.uinv
}
k4PXH cT5BBR 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
Kzx`
E>,z' 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
cd|/4L6 :K~sazs7J return l(rhs) = r;
I!#WXK 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
sXmP<c 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
xO^lE@a o )Ma/]eZ^I template < typename Tp >
_T_6Yl&cf) class constant_t
aoQ$"PF9 {
Jj/}GVNc7 const Tp t;
\.'[!GE *c public :
nYR#Q| constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
b<%c ]z template < typename T >
_pmo
6O const Tp & operator ()( const T & r) const
"G^TA:O:= {
GYg.B<Q. return t;
vjzG
H* }
g^}C/~b[ } ;
Cmp5or6d Gr>CdB>~+ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
v>HOz\F 下面就可以修改holder的operator=了
xYZ,. .SLpgYFL{ template < typename T >
`v-O 4Pk assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
$Dd-2p {
`8r$b/6 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
dz^b(q }
lMH~J8U3 M.xZU\'ty 同时也要修改assignment的operator()
Qea"49R _%er,Ed template < typename T2 >
W/3sJc9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
@q`T#vd 现在代码看起来就很一致了。
4*L*"vKa C_'EO<w$ 六. 问题2:链式操作
!^8X71W| 现在让我们来看看如何处理链式操作。
=j{tFxJ 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。
w3 kkam" 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。
%%/8B 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。
9^9-\DG 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
cly} [<w! zVa&4 T- template < typename T >
_n/73Oh struct result_1
a#{"3Z2| {
73]8NVm typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
^{{a
v?h } ;
(w{T[~6 )0/*j]Kf 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:
IuT)?S7O*k / Y od template < typename T >
5eE\
X / struct ref
MPDRMGR@i {
4'=Q:o*w` typedef T & reference;
?wv^X`Q*~ } ;
6%h%h: e template < typename T >
nu7 R struct ref < T &>
y631;dU {
E
N%{ $ typedef T & reference;
P3]K'*Dyd } ;
4# PxJG6m J5HN*Wd 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
|(ab0b # 6dmb
bgO) template < typename T >
bhGRD{= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
{@iLfBh5 {
\O4s0*gw return l(t) = r(t);
{hJCn*m_ }
u:lBFVqk 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。
OdZ/ \_Z 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
;}?ZH4.S \Cu=Le^ 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
xEurkR _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
QNINn>2 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
#O!2 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
[8UZ5_1W L 最后的布局是:
Tx~w(A4: Add
_S7?c^:~ / \
(*P`
Divide 5
xjiV9{w / \
Pg8boN]} _1 3
?8{Os;!je 似乎一切都解决了?不。
6WQN!H8+^ 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。
v0dzM/?* 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。
zN!yOlp5 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:
{q`8+$Z; ?wPTe^Qtv template < typename Right >
2w3LK2`ZL assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
]T'8O` Right & rt) const
TK18U*z7J {
X4S|JT return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
__xmn{{L6P }
oNe:<YT
下面对该代码的一些细节方面作一些解释
U`=r.> XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
e-P{)L<s5 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
gEsD7]o(= 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
S$hxR 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。
6]%=q)oL[ 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?
SQ> Yf\ 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:
MYvz%7 rgCC3TX template < class Action >
-s2)!Iko& class picker : public Action
?]Hs~n- {
g2TK(S|# public :
0@b<?Ms9 picker( const Action & act) : Action(act) {}
9&=%shOc+x // all the operator overloaded
h ChO } ;
4qsct@K, )e PQxx 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。
w9GY/] 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:
xj U0& 5)S;R, template < typename Right >
@w= =*.x picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
!p+rU?
{
fgtwVji return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
\G v\&_ }
y~#5!:Be Z"Hq{?l9 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
4`#%<G 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。
hr.mzQd ]wV\=m?z& template < typename T > struct picker_maker
W%ix|R^2] {
"7+^`? typedef picker < constant_t < T > > result;
8M!9gvcaO } ;
V4"o.G3\o template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
i=b'_SZ' {
0K^@P#{hd typedef picker < T > result;
h6LjReNo } ;
sOWP0xY K
~\b+ 下面总的结构就有了:
"N%W5[C{ 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。
EiM\`"o 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。
Y(rQ032s picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Bt:M^b^ 至此链式操作完美实现。
E"BW-<_! :+_H%4+ 9} C(M?d 七. 问题3
J^` pE^S 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。
<]S
M$)=D O>rz+8 T template < typename T1, typename T2 >
p|;#frj ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ct*~\C6Ze {
2-g 5Gb2| return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
C\C*@9=&x }
5 YIk
!&KE">3Qu 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
}F V_jJ = "Lb5! template < typename T1, typename T2 >
Pvkr$ou struct result_2
Vz,"vBds
{
V^G+_#@,, typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
2U+wiE| } ;
1?p:66WmR +@Kq 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?
"NSY=)fV 这个差事就留给了holder自己。
Hn)^C{RN*{ g ?%]()E gavf$be
template < int Order >
'OYnLz`"6 class holder;
+>mU4Fwp template <>
zq^eL=%: class holder < 1 >
rJd-e96 {
.#e?[xxk public :
m<4tH5};d template < typename T >
_B==S4^/yU struct result_1
H8qAj {
;2eZa|M*q typedef T & result;
R/c-sV } ;
Kzfy0LWM template < typename T1, typename T2 >
NzID[8` struct result_2
/EM=!@ka {
2;ogkPv ' typedef T1 & result;
(TGG?V } ;
@F5QgO J&r template < typename T >
R?,XSJ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Fmrl*tr {
_3Q8R} return (T & )r;
.TRp74 }
6$$ku template < typename T1, typename T2 >
<m?/yREK2 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
?)c9!hR {
q&k?$rn return (T1 & )r1;
A,|lDsvM }
]M9r<x* } ;
0(!=N1l |f&=9% template <>
7;:Uv= class holder < 2 >
jP"='6Vrw {
;=ERm= public :
4ze4{a^ template < typename T >
NA8$G|.? struct result_1
M6b6lhg {
lWYgIpw typedef T & result;
f9&po2Pzf } ;
3/((7O[ template < typename T1, typename T2 >
SA16Ng struct result_2
+~\c1|f {
!+I!J
s" typedef T2 & result;
ghqq%g } ;
Wd_KZ}lX template < typename T >
z@em1W0?Z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
"*aL(R {
ZiOL7#QWX return (T & )r;
t1tZ:4 }
:s OsG&y template < typename T1, typename T2 >
R k).D6 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
({AqL#x`u {
:CAbGs:56 return (T2 & )r2;
eyGY8fF8$ }
g!`$bF=e } ;
f'<MDLl zcNv T /!Ng"^.e 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
gNG_,+=! 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
RK`C31Ws 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
r8E)GBH-| ]2P*Z6Az return l(i, j) = r(i, j);
zLiFk<G@Xi 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Z>H
y+Q4 0
))W [ return ( int & )i;
ESl</"<J return ( int & )j;
jQiKof> 最后执行i = j;
g"iLhm`L 可见,参数被正确的选择了。
>)3[CU, .:b|imgiv hkq[xgX P+~{q.|._c !5P\5WF~Y 八. 中期总结
q^_PR| 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
Sp=6%3fZ]m 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
j[fVF3v 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
@sAT#[j 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
,wN>,( ']hB_4v (*Jcx:rH
RTW4r9~' #q"^6C
5 .}>DEpc:n 九. 简化
L/,W 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
VE<&0d< 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
2?9SM@nAY 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
^hhJ6E_W 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
L`$MOdF{_ +-*/&|^等
=!b<@41 2. 返回引用。
,[lS)`G =,各种复合赋值等
gm63dE> 3. 返回固定类型。
CVh^~!"7j 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
X/_e#H0
4. 原样返回。
$\|$ekil4 operator,
"-'w,g 5. 返回解引用的类型。
Sxrbhnx operator*(单目)
J1^6p*]GX 6. 返回地址。
OA\2ja~+ operator&(单目)
cvR|qHNX 7. 下表访问返回类型。
(=d%Bn$6b operator[]
S(^*DV 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
>g]S"ku| operator<<和operator>>
#HD$=ECcw 'J (4arN 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。
W2VH? -Gw 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
EROf%oaz= ;O*y$|+PA template < typename Left >
^FJ=/ #@T struct value_return
-'FzH?q: {
uP\?y(=" template < typename T >
T-)Ur/qp struct result_1
FnN@W^/z {
OAu?F}O typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
x[+t } ;
d&:ABI `p@YV( template < typename T1, typename T2 >
VjbRjn5LI struct result_2
)1%l$W {
'k=GSb typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
*]Nd
I } ;
)_P|_( } ;
HhN;&67~Z DGl_SMJb 12\h| S~ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
'u }|~u?m yUF<qB 下面我们来剥离functor中的operator()
wu5]S)?* 首先operator里面的代码全是下面的形式:
S}Wj+H;
P9~7GFas| return l(t) op r(t)
0FrmZ$ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
-~O7.E(ok return op l(t)
c:0nOP return op l(t1, t2)
?{W@TY@S return l(t) op
XK[cbVu return l(t1, t2) op
" (c#H return l(t)[r(t)]
6eSc`t& return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
"oZ-W?IK E JivkY"= F 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:
8RJXY:% 单目: return f(l(t), r(t));
ezRhSN? return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
p._BG80 双目: return f(l(t));
\ct) / return f(l(t1, t2));
lP*_dt9 下面就是f的实现,以operator/为例
J<h^V+x bD_|n!3 struct meta_divide
>U\,(VB {
}eUeADbC template < typename T1, typename T2 >
q_eGY&M static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
cd1M0z {
!Z978Aub3& return t1 / t2;
j4j %r( }
g4,>cqRkq } ;
ydo"H9NOS (q'w"q j 这个工作可以让宏来做:
FB{4& ; G8%Q$ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
%Q:i6 ~ template < typename T1, typename T2 > \
qdoJIP{ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
x<#Z3Kla 以后可以直接用
qkB)CY7 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
hA1\+r 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
BX :77?9,+ (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。。。)
?0_Bs4O\ EgO=7?(pW <fq?{z 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
rYUhGmg` RD_IGV template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7Io]2)V class unary_op : public Rettype
MxMrLiqU6l {
ad^7t<a}< Left l;
dIiQ^M public :
8&FnXhZg4 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
d&K2\n b|F_]i T template < typename T >
~Xi_bTAyAW typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4:\1S~WW {
q{/>hvl return FuncType::execute(l(t));
[iE% P^ }
kfER 6.? Ke8iC template < typename T1, typename T2 >
UN{_f)E? typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g3~e#vdz {
siveqz6h return FuncType::execute(l(t1, t2));
n"YY:Gm;8 }
o.yuz+ } ;
KKm&~^c L{fKZ C.I.f9s?R 同样还可以申明一个binary_op
-V@vY42 7{HJjH!zx template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,f0|eu> class binary_op : public Rettype
UJ-IK|P.# {
C?6wIdp Left l;
F9rxm Right r;
4QbD DvRQ^ public :
yRt]i> binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Vae}:8'} r 7w1~z template < typename T >
wi'CBfr'z typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
o*OYZ/_L {
h3rdqx1 return FuncType::execute(l(t), r(t));
rEwEdyK }
;Z]i$Vi_r g?,\bmH E template < typename T1, typename T2 >
k<p$BZ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
hl`4_`3y {
8,\toT7 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
9PXG*r|D }
-#Xo^-& } ;
7x8/Vz@\ aO:wedfl 5yPw[
EY 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
0XV8B 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
(]*
Ro 8 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
olc7&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。
LIfQh 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
.U.Knn 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。。。
?.1yNO*s 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
_*\:UBZx6 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)
F_>OpT 下面是修改过的unary_op
b1An2e[ TEQs\d template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
v@_}R_pX class unary_op
T,z7U2O {
lu~<pfg Left l;
!S6zC > OW}ny public :
*E$& Ql`N)! unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^0oOiZs P)7:G?OTx template < typename T >
[D/q
struct result_1
(jj=CLe {
@smjXeFo typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
'ii5pxeNI } ;
v|DgRPY {O24:'K& template < typename T1, typename T2 >
?K5S{qG'O struct result_2
3zC<k2B {
IRWVoCc9/\ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
!vd(WKq } ;
#8xP,2&zf jL^3/0"o template < typename T1, typename T2 >
Sfl. &A( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
eI20)t`j {
,O`a_b] return OpClass::execute(lt(t1, t2));
2'> }
&E&_Z6# },r9f MJ template < typename T >
=r1-M.*a.M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b!lS=zIN {
yLpsK[)}\ return OpClass::execute(lt(t));
t4Q&^AC }
2~ [ Q)mYy } ;
Hl"^E*9x $"e$#<g <m"fzT<" 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
9(-f)$u 好啦,现在才真正完美了。
TzSEQS{ 现在在picker里面就可以这么添加了:
B>]4NF\)H9 :{8,O- template < typename Right >
:OEovk(` picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
g"}j {
#(Xv\OE return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
rS|nO_9 f }
%]"eN{Uvn 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。
O su 75@3 NflwmMJ 4tA`,}ywPq ?1afW)`a.v L9Z\|L5 十. bind
u.yjk/jF 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。
Z [Q jl* 先来分析一下一段例子
+,q#'wSQG o;[cApiQ,2 qk}Mb_*C) int foo( int x, int y) { return x - y;}
52P^0<Wq bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
2G&H[` bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
]39])ul 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。
tNf_,]u 我们来写个简单的。
rds4eUxe 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'iBEm 对于函数对象类的版本:
GeFu_7u!| y F;KyY{ template < typename Func >
oK@_
struct functor_trait
`p#u9M> {
/Z1>3=G by typedef typename Func::result_type result_type;
WQ1K8B4 } ;
]|8*l]oc 对于无参数函数的版本:
9i`MUE1Sh EUmbNV0u template < typename Ret >
.22}=z struct functor_trait < Ret ( * )() >
=`EVg>+^ {
X,`^z,M%I typedef Ret result_type;
(.~,I+Cz' } ;
y.aeXlc[ 对于单参数函数的版本:
vSv:!5* :F.eyA|#@G template < typename Ret, typename V1 >
[P3
Z"& struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
K)P].htw {
.2f0e[J typedef Ret result_type;
Ih_=yk } ;
>>.4@ 对于双参数函数的版本:
1Gp|_8 =
KJ_LE~) template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
rodr@ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
? oQ_qleuo {
GmdS~Fhp typedef Ret result_type;
"ZR^w5 } ;
O[5u6heNMr 等等。。。
xG8z4Yu 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
`{+aJ0<S "%dok@v template < typename Func >
G|LcTV struct func_return
iUOGuiP {
4>Y\Y$3 template < typename T >
9t"/@CH{ struct result_1
;T|hNsSt {
9V?:!%J typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
te
b/ } ;
)(DX]Tr` ;hkzL_' E) template < typename T1, typename T2 >
^cI 0d,3= struct result_2
~Aoo\fN_U {
[' cq typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
m:C |R-IL } ;
dL|*#e } ;
I7HP~v~ ]oE:p ?T7ndXX 最后一个单参数binder就很容易写出来了
y R_x:,|g r=:o$e template < typename Func, typename aPicker >
#2Z\K>L class binder_1
0RkiD8U5 {
*S\/l-D Func fn;
w<G'gi] aPicker pk;
Sj9NhtF]f public :
1ZRSeh I>%@[h,+ template < typename T >
[a\>"I\[ struct result_1
lPOcX'3\ {
N-<m/RS typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
tjt#2i8/ } ;
)NCSO b U
Y')|2y
5 template < typename T1, typename T2 >
?%wM 8? struct result_2
)+v'@]r {
`ILO]+`5 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
VQ'DNv| 9 } ;
YMIX|bj6Y |c3Yh,Sv binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
mIkc+X Bw8&Amxx: template < typename T >
s5D<c'- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ma7@vD {
Kk<MS$Ov return fn(pk(t));
?R\:6x< }
:}}~ $$& template < typename T1, typename T2 >
z\r|5Z typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6/&aBE= {
\<4Hp_2? return fn(pk(t1, t2));
Gw0MDV&[ }
1)N{!w` } ;
XbL\l +Rb0:r>kU HE>sZ; 一目了然不是么?
7(<z= F 最后实现bind
Mg}8 3kS n;,>Fv - |j4u#z template < typename Func, typename aPicker >
#E#.`/4 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
u=9)A9 {
sCw X| return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
L#X!. }
>djTJ>dl_u a>/cVu'kz 2个以上参数的bind可以同理实现。
!
fSM6Vo 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。
)OgQ&,# KWB;*P
C^ 十一. phoenix
gBCO>nJws Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
p.J+~s4G Nq=r404 for_each(v.begin(), v.end(),
sU}.2k (
X`E3lgfqT do_
Bm&% N?9 [
BO3%p cout << _1 << " , "
BV`,~n: ]
"8|a4Y+F .while_( -- _1),
r:*0)UZlD cout << var( " \n " )
Z UCz-53 )
hJcN*2\: );
JSOgq/\ pHkhs{/X 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:
S0uEz;cE 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
_Bhm\|t operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
07:N)y, 那么我们就照着这个思路来实现吧:
WnL Ma|e GDMg.w4Yk +bv-! rf template < typename Cond, typename Actor >
x!@P|c1nKC class do_while
L&s|<<L {
6s$jt-bH Cond cd;
!04zWYHo Actor act;
!^EdB}@yS public :
`[*n UdG template < typename T >
4v("qNw# struct result_1
I/
q>c2Pw$ {
h72#AN typedef int result_type;
?U;KwS]% } ;
D)*OQLHW }F~4+4B^ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
ZC\&n4~7 ^`&?"yj<z template < typename T >
M((]> *g typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ueM[&:g&MU {
Q-:IE
T do
2UF
,W] {
UD@u hL act(t);
Bh\>2]~@a }
ue;o:>G while (cd(t));
:~1sF_ return 0 ;
'l| e}eti> }
(pFPuV } ;
j$z<wR7j0 ]$VYzE2e t'{\S_ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
]tzO)c)w; 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。
S|pMX87R 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。
Gc'CS_L 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。
A"`^Abrm 下面就是产生这个functor的类:
TL?(0]Hfe Q0\tK=Z/ y
;$8C template < typename Actor >
4R~f class do_while_actor
8<VO>WA>E {
}95;qyQ$ Actor act;
W_##8[r(? public :
EMV<PshW= do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
aNLkkkJg<; D_HE!fl template < typename Cond >
o?Wp[{K picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
2'38(wXn# } ;
NX?IM8\t p..O;_U u9:+^F+ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
;0R>D g 最后,是那个do_
_7O;ED+ 1%;o-F@ aa'u5<<W class do_while_invoker
VGVZ`| {
XYOPX>$T public :
]7d~,<3R template < typename Actor >
} +@H&}u do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
~is$Onf99# {
t~luBUF return do_while_actor < Actor > (act);
Zw)*+> +FV }
TH`zp]0 } do_;
Q
UQ"2oC l O)0p2 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
8+L,a_q- 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
rT2gX^Mj& 最后来说说怎么处理break和continue
`v1Xywg9P 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。
Vu%XoI)<KY 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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