一. 什么是Lambda
)BZ.Sv 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
-LoZs
ru 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,
c?f4Q,%| Fh?gNSWq6 Z58X5" ^e2VE_8L class filler
~ drS} V {
V%7WUq public :
M)J5;^[" void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
a?I=
!js } ;
v}}F,c(f T6y\|
acajHs 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:
P%V'4p c 0rQMLx >a!/QMh h0*!;Z7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Go`vfm"S #px+;k5 ,8S/t+H 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
d\&U*= :;RMo2Tl z\\[S@>pt dc+>m,3$ 二. 战前分析
R$h<<v)% 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。
O W_{$9U 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
|{z:IQLv @N>\|!1CC jnkR}wAA for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
6C1#/ /* --------------------------------------------- */
zq3\}9 vector < int *> vp( 10 );
pxA? transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
x77*c._3v /* --------------------------------------------- */
m<<+ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
AVsDt2A /* --------------------------------------------- */
a(m2n.0'> int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
8 `v-<J /* --------------------------------------------- */
gldAP: for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
KaLzg5is /* --------------------------------------------- */
iQ0KfoG?U for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Fx] WCQo I {SjlN}d XnH05LQ rP'me2
B 看了之后,我们可以思考一些问题:
0G(/Wb"/ 1._1, _2是什么?
D5gFXEeh 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
/m!BY}4W 2._1 = 1是在做什么?
F0m-23[H 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
9sM!`Lz{ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
}g@v`5 I:-Wy"i 8$]1M,$r 三. 动工
O"+gQXe 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
]E{NNHK%2N ;_XFo&@ h<h%*av|
K$z2YJ% template < typename T >
Qry@
s5 class assignment
$o!zUH~'v {
+Z,;,5'5G T value;
%J}xg^+f public :
b;L\EB assignment( const T & v) : value(v) {}
B4ZBq%Z_ template < typename T2 >
M.JA.I@XC T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
0RzEY!9g+ } ;
~\r* gZVc 5u< "6A
`
q\ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
1l9G[o
* 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
SA:Zc^aV )J=! L\ j<u pRS,$ pG_;$8Hc class holder
mb1FWy=3 {
xexaQuK public :
L]7=?vN=8 template < typename T >
Od,=mO*.Q assignment < T > operator = ( const T & t) const
}f%} v {
`Uq#W+r, return assignment < T > (t);
eb"VE%+Hu }
eNh39er } ;
:x3QRF Fk7?xc ZT*ydln 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
'JtBZFq 50h!
X9 static holder _1;
5{TsiZh4 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
+ SzU |*Yr<zt for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
BX/8O<s0 而不用手动写一个函数对象。
{'flJ5] wKh4|Ka |o"?gB}Dh gE'sOT9v 四. 问题分析
[>3./YH` 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
S)(.,x 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
pp?D7S 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
uo:J\ E 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
&$BjV{,/zc 下面我们可以对这几个问题进行分析。
XTs8s12 j8i[ONq^ 五. 问题1:一致性
> tS'Q`R 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?|
k?yoQL* 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
(y'hyJo 6 3iUi9P struct holder
sfH_5
#w {
n6=By|jRh //
W-f=]eWg template < typename T >
<\y@*fg+ T & operator ()( const T & r) const
O^PKn_OJ {
a~`eQ_ND return (T & )r;
;<Sd~M4f }
2>9C-VL2 } ;
)iX~}7 X56q-| 这样的话assignment也必须相应改动:
lgAoJ[ ~Gp[_ %K template < typename Left, typename Right >
mM~qBrwL class assignment
0JS?; fk {
S>+|OCl"; Left l;
]]![EHi(\ Right r;
A|[?#S((] public :
# +>oZWVc assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
fb7; |LF
template < typename T2 >
iU918!!N T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Hvauyx5T } ;
uC vj! ~NgA 同时,holder的operator=也需要改动:
S7 2+d%$ n8 0?N}
template < typename T >
@IKYh{j4 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
F;EwQjTF {
NYUL:Tp return assignment < holder, T > ( * this , t);
g/_5unI}u }
2|y"!JqE1 QZwNw;$k* 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
/62!cp/F/D 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Ny7 S l4YbK np] return l(rhs) = r;
.sW|Id ) 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
]m q|w 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
~Cttzn]pR .LZ?S"z$w template < typename Tp >
nPtuTySG class constant_t
E~T-=ocKE {
\K{
z const Tp t;
AN m
d! public :
=*.~BG constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
uZYF(Yu template < typename T >
S?LQu const Tp & operator ()( const T & r) const
gg/-k;@ Rf {
0> E r=,e return t;
cZ*@$%_ }
Hio0HL- } ;
qkqIV^*R y<3-?}.aZ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
=%O6:YM
下面就可以修改holder的operator=了
Kw^ 7>\ W
i.&e template < typename T >
l&zilVVm assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
hfB%`x#akQ {
6_;icpN] return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Vp\,CuQ }
SulY1, @1j
同时也要修改assignment的operator()
$HzBD.CF|x
K5 z<3+ template < typename T2 >
DCa^
u'f T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
]/6z;
~3U 现在代码看起来就很一致了。
wJqMa9| 8Fh)eha9f 六. 问题2:链式操作
372rbY 现在让我们来看看如何处理链式操作。
XT*sGM 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
/nsX]V6i 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
T!{w~'=F 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
s8Q 5ui] 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
8,%^
M9zBP wlvgg template < typename T >
H?Wya.7 struct result_1
kTB0b*V {
Y=KT eYW` typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
!qg`/y9 } ;
Zi
i }.(B}/$u 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:
o|:b;\)b *^4"5X@ template < typename T >
:Yl-w-oe struct ref
_VN?#J)o {
A)!*]o>U typedef T & reference;
WH} y"W } ;
t{kG<J/l template < typename T >
CRE3icXbQ struct ref < T &>
?l )[7LR4 {
tk`v:t!6U typedef T & reference;
p6@)-2^ } ;
%> eiAB_b 4$<JHo
@. 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
t*u:hex kevrsV]/$ template < typename T >
teF9Q+*~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
AkV#J,
3LC {
u#.2w)!D return l(t) = r(t);
GVn!O1jio }
n>YKa)|W` 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。
0e4{{zQx 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
7NGxa6wi ~?BXti<! 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
/4Gt{ygSr _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
p5iuYHKk? _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
.q>iXE_c +5 调用divide的对象返回一个add对象。
ga +dt 最后的布局是:
,J@ Add
o+'6`g'8 / \
V,njO{Q Divide 5
8A#;WG / \
y6a3tG _1 3
77Dn97l)& 似乎一切都解决了?不。
7[)E>XRE 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。
Z T%5T}i 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。
z0 3K=aZ 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:
$UwCMPs X }K(TjZR template < typename Right >
AK4t\D)K1 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
F^:3?JA_ Right & rt) const
2,b$7xaf {
%N._w!N<5n return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
oB7_O-3z }
R|(a@sL 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
E1
2uZ$X 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。
~n_HP_Kf? 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。
wCBplaojJ 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。
nw<uyaU-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。
h?U
O&( 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?
R;LP:,) 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:
dZuOrTplA sI2^Qp@O1 template < class Action >
u ga_T class picker : public Action
2=}FBA,2 {
4xj4=C~i public :
*-X[u: picker( const Action & act) : Action(act) {}
pxi3PY? // all the operator overloaded
V;=cwy)I } ;
\;Weizq5 %C]>9." 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。
|w=zOC;v 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:
4,ag(^}= x{n=;JD template < typename Right >
rJB}qYD picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
#dHa,HUk {
a+QpM*n7Lq return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
*qq+jsA6wH }
y();tsWqc J}t%p(mb Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
7zc^!LrW< 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。
zuCSj~ '+
?X template < typename T > struct picker_maker
9+N-eW_U {
`vV7c`K? typedef picker < constant_t < T > > result;
;*J } ;
v@pky0 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
KPki}'GO {
p
ll)Y typedef picker < T > result;
X>^fEQq" } ;
tJmTBsn i30!}}N8 下面总的结构就有了:
7p[n 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。
<3
uNl 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。
m {}Lm)M picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
PY'2h4IL 至此链式操作完美实现。
P<-@h1p, !x)R=Z/C Q{/Ef[(a@ 七. 问题3
{`_i` 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。
*WZA9G#V5 \7_y%HR template < typename T1, typename T2 >
rM SZ" ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qgB_=Q#E {
N>E_%]C h return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
>mkFV@` }
9M ]_nP Y }0 ?3:A 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:
sos5Y} _v:SP
L U template < typename T1, typename T2 >
C,zohlpC struct result_2
3U}%2ARo_ {
wM{s|Ay typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
8,|k ao: } ;
5twhm )PZT4jTt 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?
{)Xy%QV 这个差事就留给了holder自己。
Xc.`-J~Il ABkl%m6xf 4!$"ayGv;D template < int Order >
9u_Pj2%56. class holder;
X{VOAcugr template <>
0 {mex4 class holder < 1 >
L.IlBjD {
@nf`Gw ; public :
HT@=evV template < typename T >
P~dcW struct result_1
]'S^] {
92{\B-
l typedef T & result;
TZ`SZDc7_ } ;
AwN!;t_0+N template < typename T1, typename T2 >
'q.!|G2U struct result_2
kVL.PY\K {
N g,j# typedef T1 & result;
;}t(Wnu. } ;
QW"! (`K template < typename T >
4+ig'
|o typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
11lsf/IP {
2pAW9R#UV- return (T & )r;
]f3>-)$* }
s`UJ1eJ template < typename T1, typename T2 >
#;<Y[hR{P typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
OJxl<Q=z {
1eKT^bgM return (T1 & )r1;
D,6:EV"sa }
/O9EQ Pm( } ;
'<M{)? Ep}s}Stlr} template <>
e# bn# class holder < 2 >
;Qq\DFe.w {
=Sv/IXX\di public :
Cyp'?N
template < typename T >
YzWz| struct result_1
pXUSLs {
t^L]/$q typedef T & result;
*`U~?q} } ;
Je{ykL?N template < typename T1, typename T2 >
cu6Opq9 struct result_2
U~8g_* {
F5Va+z,jg typedef T2 & result;
XilS!, } ;
6wxs1G template < typename T >
*2?@
|<(r typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
>V~E]P%@ {
a
=QCp4^ return (T & )r;
f<H2-(m }
#`IN`m|
template < typename T1, typename T2 >
c|%6e(g"L typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
nK,w]{<wG! {
SdWV3 return (T2 & )r2;
PeT'^?> }
40/Y\ } ;
1qch]1
^G :>*7=q= weQ_*<5% 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
s CRdtP 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
9UkBwS` 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
/ouPg=+Nl jF>[?L return l(i, j) = r(i, j);
]A"h&`Cvt 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
rc{v$.o0 NgwbQ7) return ( int & )i;
#?E"x/$Y6 return ( int & )j;
/mMV{[ 最后执行i = j;
O}P`P'Y|' 可见,参数被正确的选择了。
/,dz@ \8
":]EU s S
Mh`4' [ }:$yg :+Z%; Dc 八. 中期总结
\lY_~*J 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:
VQs5"K" 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Mhu*[a=;x 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
qLCR] _* 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
p 'k0#R$ #ABCDi={zA lk!@? *#2h/Q. H.;Q+A,8^ *I+Q~4 九. 简化
>sF)BoLc 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。
O<I- 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
No$3"4wk 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:
jylD6IT 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
+_`7G^U?% +-*/&|^等
5xBbrU; 2. 返回引用。
Fcx&hj1gQ =,各种复合赋值等
t7pFW^& 3. 返回固定类型。
}b}m3i1 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
g7|@ 4. 原样返回。
b$7 +;I; operator,
<%^&2UMg 5. 返回解引用的类型。
KoRV%@I operator*(单目)
"7
yD0T)2 6. 返回地址。
l}h!B_P' operator&(单目)
"tZe>>I 7. 下表访问返回类型。
J4'eI[73 operator[]
?M2J wAK5 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
h1RSVp+?n operator<<和operator>>
_aphkeqd @W<m4fi 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。
3q.q
YX 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Y2TtY; `V1]k_h template < typename Left >
o-\[,}T)M struct value_return
hPh-+Hb {
Sz~OX6L template < typename T >
cL ]1f struct result_1
aXVFc5C\ {
0Gk<l{o?^ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
NbobliC= } ;
?< />Z) gR**@t=;j template < typename T1, typename T2 >
.`lCWeHN struct result_2
"Q0@/bYq {
M:8R-c#![ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
?[AD=rUC } ;
b}f~il } ;
^~dWU> 9x8fhAy}4 \m,PA'nd/ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
bOB\--:] uH]OEz\H' 下面我们来剥离functor中的operator()
|>Vb9:q9Po 首先operator里面的代码全是下面的形式:
_-D{-Bu# sx%[=g+<2( return l(t) op r(t)
NUZl`fu1Z4 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
}6# return op l(t)
-~0^P,yQ return op l(t1, t2)
&&+H+{_Q return l(t) op
53D]3 return l(t1, t2) op
%{|p j
+ return l(t)[r(t)]
&HW9Jn return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Za9qjBH
paK2xX8E 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:
*VcJ= b
2Y 单目: return f(l(t), r(t));
6t$8M[0-U return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
6N4~~O 双目: return f(l(t));
UVP vOtZj return f(l(t1, t2));
e=
AKD# 下面就是f的实现,以operator/为例
0;k# *#w W4S,6( struct meta_divide
A&VG~r$ {
M >u_4AY template < typename T1, typename T2 >
a9gLg
& static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
(HVGlw'` {
[WmM6UEVS return t1 / t2;
wT@og|M }
t0S1QC+ } ;
t_^4`dW` UNYqft4 这个工作可以让宏来做:
Hka2 AH^/V}9H #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
^!d3=}:0 template < typename T1, typename T2 > \
/wp6KXm static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
;p//QJB9 以后可以直接用
7dWS DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
7! Nsm 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
OXA7w.^ (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.in Z &
21%zPm gdc<ZYcM 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
l#o
~W` *@5 @,=d template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
5!
{D! class unary_op : public Rettype
]Ze1s02( {
:;}P*T*PU Left l;
`?]k{ l1R public :
**%37 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
@JMiO^ o/E >f_k[ template < typename T >
^q5#ihM typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/m1\ iM\ {
+(Ae4{z"1+ return FuncType::execute(l(t));
K+eM }
x5Bk/e' _6Sp QW template < typename T1, typename T2 >
t.<i:#rj>l typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Lbgi7|& {
H_a[)DT return FuncType::execute(l(t1, t2));
N~Jda
o }
cuX)8+ } ;
Q &8-\ @ArSC )=+|i3]U 同样还可以申明一个binary_op
>4TO=i YK_7ip.a[ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
dysS9a, class binary_op : public Rettype
-).C {
6ujWNf Left l;
\fOEqe*5SM Right r;
Rq -ZL{LR7 public :
j 7B!h| binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
0GwR~Z}Z F59 TZI template < typename T >
!
nx{
X typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
NEs:},)o {
P \I|, return FuncType::execute(l(t), r(t));
=pNY
eR_[ }
HS$r8`S?) q.vIc
?a template < typename T1, typename T2 >
4euO1= typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
e-;}366} {
7GGUV return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
l/D}
X }
k6^Z~5
Sy } ;
pH;%ELZ :RYTL'hes 4H/OBR 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
_1^'(5f$ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
/Oono6j DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
H,J8M{ 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。
!D6]JPX 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
"@kaHIf[ 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。。。
KvSG; 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
hTkyz
la 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)
{g6%(X\r.r 下面是修改过的unary_op
al0L&z\ d9ihhqq3} template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
nN;u,}e class unary_op
G}*hM$F {
(H]AR8%W Left l;
V&i;\ 9 BUFv|z+H public :
%y@AA>x! #$vEGY}1 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
6*?F @D2& H]s.=.Ki template < typename T >
a.'*G6~Qgw struct result_1
|qLh5Ty {
}G=M2V<L typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
e!`i3KYn" } ;
(hsl~Jf ex|F|0k4} template < typename T1, typename T2 >
NI5``BwpO struct result_2
$(
)>g>% {
0V]s:S typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
@o^Ww } ;
<VcQ{F u-TUuP template < typename T1, typename T2 >
'yth'[ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
OSJ$d {
%\DX#. return OpClass::execute(lt(t1, t2));
ZuIefMiG~+ }
~
1 pr~ u>$t' template < typename T >
edV\-H5< typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`6YN3XS {
p'fYULYE return OpClass::execute(lt(t));
HDKbF/ }
F?cK-. 7rA;3?p) } ;
n(Uyz`qE +RXoi2"-q@ 1}37Q&2 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
"j-CZ\]U| 好啦,现在才真正完美了。
_6Ha 现在在picker里面就可以这么添加了:
H-%v3d>3 3F0 N^)@ template < typename Right >
.ByuN picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
C>~TI,5a3 {
Tr|JYLwF return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
.o8t+X'G }
Y~Ifj,\ 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。
dd["dBIZ ' 2(nlJ7R fatf*}eln `kr?j:g &?vgP!d&M 十. bind
P_dJZ((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。
TKjFp% 先来分析一下一段例子
yBRC*0+Vy rbQR,Nf2x 8] ikygt" int foo( int x, int y) { return x - y;}
Ha ]YJ} bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
H:G1BZjq bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Q &t<Y^B 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。
gJhiGYx 我们来写个简单的。
[r-p]"R 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
'2O\_Uz 对于函数对象类的版本:
T)CP2U f-2c0Bi template < typename Func >
b6 M struct functor_trait
^t"'rD-I {
Kg$Mx typedef typename Func::result_type result_type;
ZB&6<uw } ;
akT6^cP^ 对于无参数函数的版本:
y==CTY@ Q,9oKg template < typename Ret >
EzIGz[ struct functor_trait < Ret ( * )() >
=2 kG%9 {
JLi|Td"1% typedef Ret result_type;
= f i$}>\ } ;
@I*{f 对于单参数函数的版本:
?s _5&j7 N[yy M'C template < typename Ret, typename V1 >
Rh |nP&6 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
R$Q.sE {
}{"fJ3] c^ typedef Ret result_type;
-gWZwW/lD } ;
:lzrgsW 对于双参数函数的版本:
~nPtlrQa#* MWL%
Bz template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
rD>f|kA?L struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
X$pJ
:M{F$ {
+]50D xflA typedef Ret result_type;
`p7=t)5k } ;
'ah[(F<*@e 等等。。。
2|bn(QYz 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
F/A|(AH' H4JTGt1" template < typename Func >
S+2(f> Z struct func_return
,1##p77. {
,iq4Iw template < typename T >
ym6K!i]q4 struct result_1
4g7)i L^#~ {
69 o7EA typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
AFfAtu } ;
l0hlM# A= {UL template < typename T1, typename T2 >
+H2-ZXr struct result_2
4,0{7MLgK {
-S+zmo8 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-Vhw^T1iV } ;
2T TdH) } ;
:Lug7bUVD +t:0SRSt pO.2< 最后一个单参数binder就很容易写出来了
6Kb1~jY 0{[,E. template < typename Func, typename aPicker >
-B\HI*u class binder_1
R^e.s
- {
PJ'E/C)i Func fn;
;]jNk'oa aPicker pk;
F.v{-8GV public :
;xs"j-r/ !7&5` q7 template < typename T >
@Pzu^ struct result_1
o7LuKRl
{
.k
\@zQ|Ta typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
f0aKlhEC } ;
Dl8;$~ .@Dxp]/B} template < typename T1, typename T2 >
8Dm%@*B^b struct result_2
9]wN Bd {
[R7Y}k:9U typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
")HFYqP>9 } ;
k,F6Tx oFGhNk binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
a+T.^koY }XM(:|8J, template < typename T >
yqiq,=OvP typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g^ i&gNDx {
\A6B,|@ return fn(pk(t));
3K/MvNI> }
yD6[\'% template < typename T1, typename T2 >
3fJc
9| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
v+=BCyT {
">jj return fn(pk(t1, t2));
}sO&. ME }
ye? 'Ze } ;
eSmLf*\G ([LSsZ]sj >q1L2',pK 一目了然不是么?
JNUt$h 最后实现bind
{9aE5kR c+nq] xOs' 6,9>g0y'NG template < typename Func, typename aPicker >
&;sP_ h picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
e?ly H {
5K?IDt7A] return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
@qlK6tE` }
&<U0ZvrsH 2eol
gXp 2个以上参数的bind可以同理实现。
/U)D5ot< 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。
t#pS{.I -rli(RR)| 十一. phoenix
W=qVc Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
;^I*J:] '>ssqBnI for_each(v.begin(), v.end(),
J@Q7p} (
P8)=Kbd do_
Nyj( 0W [
&_|#. cout << _1 << " , "
krvp&+uX ]
YCM]VDx4u1 .while_( -- _1),
}YNR"X9*)/ cout << var( " \n " )
*8_wYYH )
zvH8^1yzG );
os={PQRD 04l!:Tp, 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:
|NC*7/} 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
TS9|a{j3! operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
PFne+T!2F 那么我们就照着这个思路来实现吧:
d]6#m'U c+$*$|t=v` [t@Mn template < typename Cond, typename Actor >
tL)t" i class do_while
j<@lX^ {
T<p !5`B 1 Cond cd;
[knN:{ l Actor act;
/%TI??PGu public :
&*G#H~\ template < typename T >
X_|J@5b7 struct result_1
Ksj -zR; {
71gT.E typedef int result_type;
A}N?/{y)G } ;
$#S&QHyEe P5nO78 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
SO(NVJh _EMwm&! template < typename T >
p@5`&Em, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^,_w$H {
4.=3M do
u\{ g(li-I {
X/2&!O act(t);
aV?@s4 }
^T$|J;I while (cd(t));
/bi[e9R return 0 ;
*q".-u!D[ }
`-l6S } ;
4VCOKx ie\"$i.98H I}6\Sv= 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
R0vI bFwj 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。
lq&wXi 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。
L>%o[tS 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。
!~&R"2/ 下面就是产生这个functor的类:
)3w@]5j s6zNV4 MLWM&cFG template < typename Actor >
"a1n_>#Fb class do_while_actor
JSW}*HR {
Nkl_Ho, Actor act;
j|%HIF25 public :
H77" do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
\\7ZWp\fN (B_\TdQ template < typename Cond >
G *;a^]- picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
.!,z:l$Kh } ;
Upd3-2kr&J !@'6)/ 8C~]yd 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
`~;rblo; 最后,是那个do_
~-m " aKuSd3E@# <-S%kA8 class do_while_invoker
uVDa^+= {
fKeT~z{~ public :
BWuqo template < typename Actor >
_DNHc* do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
WRDjh7~Efn {
#x3ujJ return do_while_actor < Actor > (act);
5<j%EQN|D }
`zXO_@C } do_;
!0C^TCuG D{4YxR
PX 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
eI:C{0p= 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
q^L<X) 最后来说说怎么处理break和continue
Gz[fG 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。
oK%K}{` 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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