一. 什么是Lambda
|nMjv]# 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
)nd^@G^ 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,
vJE=H9E Bg|d2,im g *5_m(H 2dts}G class filler
u#6s^
)W {
{i>AQ+z61f public :
_L,~WYRo void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
MN: {,#d0 } ;
&A:&2sP8 f6r!3y 8vx
ca]DcV 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:
"6,fIsU Tzd#!Lvm:, ~-"CU:$o {$S"Sj for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
!(*&P m"L^tSD~ LWr YKi 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
FM]clC;X? +|C@B`h /qdv zv%T RHsVG &<j 二. 战前分析
@(R=4LL 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。
g0 f4>m 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
l!1_~!{y lz^Vi!|p uh\G6s!4/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
x(?Rm, /* --------------------------------------------- */
E8C8kH] vector < int *> vp( 10 );
(XK,g;RoEn transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
QRQ{Bq}# /* --------------------------------------------- */
gY+d[3N sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
?;#Q3Y+ /* --------------------------------------------- */
SX,$$43 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
X#1WzWk' /* --------------------------------------------- */
8kK L= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
~,,r\Y+ /* --------------------------------------------- */
rDl/R^w" for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
ll__A|JQ {?Slo5X| -axKnfj CUDA<Fm 看了之后,我们可以思考一些问题:
q:_:E*o 1._1, _2是什么?
A}"|_&E 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。
we}xGb.u 2._1 = 1是在做什么?
dPO"8HQ 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。
CLND[gc 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。
0}GO$%l 7<LuL YM#'+wl}` 三. 动工
Av.`'.b 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
j6s j 2D ts=D [XPAI[" Zzlt^#KLx template < typename T >
ll}_EUF| class assignment
:E{)yT {
<\nM5-wR T value;
$c*fbBM(&n public :
O:v#M] assignment( const T & v) : value(v) {}
7(5d$ W template < typename T2 >
,3rsjoKhd T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
WiH8j$;xu } ;
y%|E z aP (~l_ \[!{tbK`2 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
>0 7i"a 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
!UT!PX) 2V8"jc e O~p"d-| Ju5Dd\ class holder
EFiVwH {
M*'8$|Z public :
gHgqElr( template < typename T >
C{U*{0} assignment < T > operator = ( const T & t) const
'`tFZfT {
5xT, O return assignment < T > (t);
$[_5:@T%N }
<IU } ;
,or;8aYc# [-`s`g- (4z_2a(Dl, 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
=f@71D1 yfwR``F static holder _1;
wo62R&ac Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
A99;bf}" Zk7!CJVM for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
;=0-B&+v 而不用手动写一个函数对象。
P:J|![ %-YWn`yEm G;u 6p 3]iw3M 四. 问题分析
f7zB_hVDmE 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
V(XU^}b# 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
Mmgm6{ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Ce//;Op 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
@@a#DjE%/ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Bd*Ok] ^69(V LK 五. 问题1:一致性
TN Z-0 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
-~sW@u)O 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
f*V^HfiQb 2./z6jXW_ struct holder
XiV*d06{ {
lX.1B&T9Lr //
(g dzgLHy template < typename T >
3 p -SpUvp T & operator ()( const T & r) const
.: wg@Z {
RYl{89 return (T & )r;
6wOj,}2Mn }
ui"`c%2n } ;
@Nm{H gjiS+N[ 这样的话assignment也必须相应改动:
LvGo$f/9 R
{-M%n4w template < typename Left, typename Right >
K7$Q. class assignment
=C#z Px, {
(w_b Left l;
dtQ3iuV % Right r;
'e>'JZR public :
PMiu " assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
XYV`[,^h& template < typename T2 >
Q(WfWifu-| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
8z-wdO\ } ;
_x-2tnIxXv D41.$t[ 同时,holder的operator=也需要改动:
)+)qFGVz M"-53|#:w\ template < typename T >
eMOp}.zt| assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
?t;,Nk`jx {
i*xVD`x ~ return assignment < holder, T > ( * this , t);
C9Cl$yZ }
#BEXj<m+J Vs>e"czfm/ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
EE9eG31|r 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
yp
hd'Pu" @Rd`/S@ return l(rhs) = r;
E)'T;% 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
u#ocx[ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
'*U_!RmQ (e
2.Ru template < typename Tp >
SbtZhg=S_ class constant_t
%Zeb#//Jz {
<0/)v
J-
9 const Tp t;
8M4GforP public :
dphWxB constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
sld cI@Z template < typename T >
f'j<v const Tp & operator ()( const T & r) const
?Rh[S {
M(} T\R return t;
+ >tSO!}[ }
7&dF=/:X@ } ;
+nYF9z2 3cH^
,F 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
| m#" 下面就可以修改holder的operator=了
uE#"wm'J 0LWV.OIIC template < typename T >
P$__c{1\ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
\O>;,(>i {
<P5 7s+JK return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
I0bkc3 }
" v'%M({ CT.hBz
-S 同时也要修改assignment的operator()
o3'Za'N. e9F+R@8 template < typename T2 >
ypvz&SzIh T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
/p|L.&`U 现在代码看起来就很一致了。
Tn'o$J o~x49%X<c 六. 问题2:链式操作
>b*}Td~J 现在让我们来看看如何处理链式操作。
`b)i;m 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
bz\nCfU 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
H9=8nLb. 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
7U)w\A;~ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
g s%[Cv Mn*v&O : template < typename T >
%8KbVjn struct result_1
cS",Bw\ {
5n=~l[O typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
aO
*][;0 } ;
7$kTeKiP 'V4B{n7h 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:
qwuA[QkPi @i>4k template < typename T >
K pKZiUQm struct ref
1?y
QjW, {
]%(X}]} typedef T & reference;
_10I0Z0 } ;
{UuSNZ[^ template < typename T >
w!l*!G struct ref < T &>
%G,d&%f {
fc^d3wH0L typedef T & reference;
hIo^/_K } ;
F,xFeq$/{ 239gpf]} 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
d?[8VfAnh 1[(/{CClB template < typename T >
\2[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
qD(dAU {
k|rbh.Q return l(t) = r(t);
U5;Y o+z }
LV]F?O[K= 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。
p=dM2> 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
ov Wm}!r NHD`c)Q 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
t|59/R _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
)Q~K\bJf _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
E#yG}UWe +5 调用divide的对象返回一个add对象。
!h+VbZ 最后的布局是:
#PMi6q~Z Add
6P`!yBAu / \
CuYSvW Divide 5
9t{Iv({6p / \
ghaO#kI _1 3
tf{o=X.) 似乎一切都解决了?不。
;/(<yu48 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。
T:VFyby\w 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。
_sqV@ J 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:
$_u)~O4$ bSk)GZyH\d template < typename Right >
$G#)D^-5G assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
_vOSOnU Right & rt) const
L@~0`z:>iP {
#D Oui] return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
M~djX} #\ }
jGKI|v4U( 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
&BRi& &f XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
=R||c 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
90
pt'Jg 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
~=c[?: 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
N'M+Z=!
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
+`~kt4W 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
6F?U:N#< j7=x&)qbx template < class Action >
zy@
nBi^ class picker : public Action
dJ=z'?|%g {
b^&nr[DC public :
2~!+EH
picker( const Action & act) : Action(act) {}
&&|c-mD+* // all the operator overloaded
T']G:jkb } ;
z5IdYF? c~n:xblv Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
<):= mr7 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
kSU]~x S!.H _=z%p template < typename Right >
??? ;H picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
+IbQVU~/ {
ivP#qM1*; return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
eW;0{P }
p7]V1w : sEEyN3 N Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
wT^Q O^. 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
S,^)\=v hH=}<@z template < typename T > struct picker_maker
qku!Mg {
@SH$QUM( typedef picker < constant_t < T > > result;
7\ kixfEg } ;
gw v
s template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Y
#6G&)M {
g+/m:(7[s| typedef picker < T > result;
Tj,1]_`=V$ } ;
lb<D,&+ 61&A` 下面总的结构就有了:
4Y4QR[>IU3 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。
n_MY69W 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。
9*j$U$:' picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
[BKX$A:Y 至此链式操作完美实现。
j#YPo (2p<I)t 3YJa3fflK 七. 问题3
q#t&\M.U 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
S3.76& geSH3I
template < typename T1, typename T2 >
}(Dt,F` ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*_!}g
] {
Kz2s{y~? return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
s|o+
Im }
4~mmP.c ^Qa!{9o[ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
xHi.N*~D m}o4Vr;" template < typename T1, typename T2 >
KBy*QA struct result_2
SH/^qDT' {
YuKg|<WO typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
-5sKJt]+i } ;
,K~r':ht S_dM{.!Z(, 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
M5T4{^i 这个差事就留给了holder自己。
Mib<1ZM {~+o+LV C`r{B.t`GT template < int Order >
ZBl!7_[_ class holder;
pkT26)aW template <>
\9T/%[r# class holder < 1 >
~Rk~Zn {
yZw5?{g@ public :
?'+kZ| template < typename T >
.Arcsg struct result_1
xdkC>o4> {
mPS27z( typedef T & result;
&(i_s } ;
;{f4E)t 7 template < typename T1, typename T2 >
qttJ*zu struct result_2
_0E KE {
}>< v7 typedef T1 & result;
qpXsQim$~ } ;
\S[I:fw#& template < typename T >
kP,^c{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Xjs`iK=w {
#f-pkeaeq return (T & )r;
r`5svY }
I*hzlE template < typename T1, typename T2 >
VFLW@ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
\ICc?8oL {
y;xY74Nq return (T1 & )r1;
8\B]! }
Gx/kel[Y} } ;
@z1pE@7jK kYnp$8 template <>
;X)b= class holder < 2 >
Bbzmq {
&^1{x`Qo= public :
l#cG#- template < typename T >
{?hpW+1,# struct result_1
gjDxgNpa {
8qWN~Gk1p{ typedef T & result;
AOscewQ } ;
((cRe6 template < typename T1, typename T2 >
W}aCU~ struct result_2
"`Mowp* {
> xie+ ^ typedef T2 & result;
tv'=xDCp } ;
83g$k
9lG. template < typename T >
J`xCd/G typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
;<N%D=;}@ {
$~r_&1 return (T & )r;
<tT.m[q g }
"^NsbA+ template < typename T1, typename T2 >
4I!g?Moh typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Z)'gj {
C q)Cwc[H return (T2 & )r2;
ckdXla }
y ]D[JX[ } ;
U\GuCw ,4H/>yPw H?cJ'Q,5 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
br%l>Y\" 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
x".!&5 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
!yo@i_1D .)Zs:50l return l(i, j) = r(i, j);
Ci_Qra 6 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
X;7hy0Y CRs@x` 5ue return ( int & )i;
l?)!^}Qc return ( int & )j;
@RXkj-,eC# 最后执行i = j;
b!oj3|9 可见,参数被正确的选择了。
9|NH5A"H. ?4cj"i \qz! v vo>i36 XJe}^k 八. 中期总结
2KtK.2; 7 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
TXo`P_SE 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
`lA_knS 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
>PK 6CR 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
u\Y3h:@u H*HL:o-[ qPoN 8>. bCqTubbx!t L30$ xO&qo8* 九. 简化
" 6ScVa5) 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。
.,F`*JVFq 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
vEw8<<cgg 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:
M@+Pq/f: 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
mI'&!@WG +-*/&|^等
-car>hQq 2. 返回引用。
i2+_~$f =,各种复合赋值等
Vw]!Kb7tA 3. 返回固定类型。
eY[kUMo 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
j]C}S*`" 4. 原样返回。
'P)c'uqd# operator,
X& mD/1 5. 返回解引用的类型。
H3LuRGe&2 operator*(单目)
jss.j~8 6. 返回地址。
xVk5% operator&(单目)
Ey=ymf.} 7. 下表访问返回类型。
qe'RvBz operator[]
3~1Gts 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
54].p7 operator<<和operator>>
fcO|0cQ XAZPbvG|$ 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。
/j-c29nz 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
HD'adj_, cx]H8]ch7 template < typename Left >
ow{J;vFy\ struct value_return
c9x&:U {
dhjX[7Bl9 template < typename T >
SY.ZEJcv struct result_1
<nTZs`$LwL {
zx5#eMD typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
|DYgc$2pN } ;
G=]ox*BY V*DD U]0k template < typename T1, typename T2 >
?dPr HSy struct result_2
09qfnQG {
Y"L |D,ex typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
QBh*x/J } ;
@C%6Wo4l3 } ;
ST2:&xH( OG9 '[o`8 !yd]~t
5Q 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
(D:-p:q. `<{LW>Lb 下面我们来剥离functor中的operator()
"
sC]z} 首先operator里面的代码全是下面的形式:
/>N# PF vVP.9( return l(t) op r(t)
yi:}UlO return l(t1, t2) op r(t1, t2)
l(W?]{C[% return op l(t)
>qs/o$+t} return op l(t1, t2)
1R;@v3 return l(t) op
O>'tag return l(t1, t2) op
5|cRHM# return l(t)[r(t)]
'E&tEbY return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
AGm=0Om sF>O=F-7 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:
4jSYR#Hqp` 单目: return f(l(t), r(t));
W*%(J$E return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
]&N>F8.L+ 双目: return f(l(t));
TB-dV'w return f(l(t1, t2));
Zl>dBc% 下面就是f的实现,以operator/为例
f >.^7.is uq;yR[w" struct meta_divide
!FD d5CS {
P*H0Hwn; template < typename T1, typename T2 >
&>B"/z static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
8Ihl}aguW {
jZC[_p; return t1 / t2;
JEaTDV_ }
d14 n> } ;
G$2@N6 Oxa8u e? 这个工作可以让宏来做:
>c Lh$;l \m%c"'[ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
:Nv7Wt! template < typename T1, typename T2 > \
|j81?4<)v static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
MB7*AA; 以后可以直接用
-Lu&bVt<> DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
R}cNhZC 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
ec`re+1r (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。。。)
jRd$Vt #lg R"% $wi4cHh 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
_6V1oe2 iEZ+Znon template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
m[KmXPFht1 class unary_op : public Rettype
JXMH7 {
lx=tOfj8 Left l;
]%y>l j?Y public :
*c [^/ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
J8i,[,KcE ~\8(+qIv%f template < typename T >
i/skU9 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1.+6x4%rV {
BjagG/sX return FuncType::execute(l(t));
gnjhy1o }
N'WC!K.e J{.UUw9Agd template < typename T1, typename T2 >
|35OA/O?X typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
s'oNW {
tv.<pP9-C return FuncType::execute(l(t1, t2));
NPS*0 y/ }
#4b]j".P!n } ;
TYb$+uY 3fp&iz n=bdV(?4 同样还可以申明一个binary_op
7KX27.~F o{! :N> ( template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'5 ~cd class binary_op : public Rettype
as|w} $ {
PCHspe9!y Left l;
Y)DX Right r;
=u ?aP}zc public :
-YAtM-VL binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
|oke)w=gn QxdC[t$Lp template < typename T >
B~N3k typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Qj;{Z*l%+ {
Z#L4n#TT return FuncType::execute(l(t), r(t));
V^&*y+ }
5.oIyC^Ik 1kKfFpN template < typename T1, typename T2 >
i/%lB typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
y/c3x*l.xL {
<JH,B91 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
?KOw~-u }
jT=|!,Pn } ;
l"%80"zO 3,Yr%`/5' Uu5(/vw] 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
eF22 ~P 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
j&oRj6;Ha+ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
#}FUa u$ 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。
V(F9=r<X 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
_OTVQo Ap 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。。。
Bskp&NV': 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Tk4>Jb 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)
Lr D@QBT 下面是修改过的unary_op
j}eb
_K+I DkEv1]6JI_ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
L;%w{,Ji class unary_op
~(ke'`gJ0- {
G:":CX"O( Left l;
5EcVW|( (+epRC public :
7!pKlmQ ZQ_6I}i") unary_op( const Left & l) : l(l) {}
~}}<+ JEEO :86:U 0^ template < typename T >
$vf gYl4q struct result_1
R-S<7Q3E0= {
#%\0][Xf typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
{9U!0h-2" } ;
/oHCV0!0
[jzsB:;XB& template < typename T1, typename T2 >
O*~z@"\ struct result_2
;na%*G` {
)6C+0b* typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
dHXe2rTE;& } ;
eMC^ORdY 8YQuq.(>a template < typename T1, typename T2 >
{:K_=IRZ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)*;Tt @'y {
**Ioy+ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
hr
fF1
>A }
05q760I+ BsIF3sS#9 template < typename T >
[~s+,OO9) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
A~bSB
n: ' {
_|#abLh% return OpClass::execute(lt(t));
B2ln8NF#Q }
)}`z<)3jP 6iyl8uL0J } ;
#dWz,e3 Lj<TzPzg* P_1WJ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
M?eP1v:<+G 好啦,现在才真正完美了。
e$Ds2%SaT 现在在picker里面就可以这么添加了:
j8`
B "/aZ*mkjfJ template < typename Right >
mvEhP{w picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
j2MA['{ {
O8@65URKx return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
0Idek }
]`&_!T 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。
bE
!SW2:M q !z"YpYB Yub}AuU`v Cdz&'en^ _Sr7b#)o 十. bind
rUb{iU;~m 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。
;`78h?` 先来分析一下一段例子
2!sPgIz E(r_mF7: c`!e#w int foo( int x, int y) { return x - y;}
\34vE@V* bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
XIl<rN@- bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Jw;~ $ 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。
@*YF!LdU{M 我们来写个简单的。
]<>cjk.ya 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
=6[.||9 对于函数对象类的版本:
u?Ffqt9' ?s^qWA template < typename Func >
#Q8_:dPY struct functor_trait
f1 x&Fk {
.5
.(S^u typedef typename Func::result_type result_type;
JY,$B-l } ;
Zd[rn:9\ 对于无参数函数的版本:
_`udd)Y2 Z!"-LQJ template < typename Ret >
U6M~N0)Yr struct functor_trait < Ret ( * )() >
;
j!dbT~5 {
U#[&( typedef Ret result_type;
1!v{#w{u7 } ;
S;% &X 对于单参数函数的版本:
,<Q pWV_KS template < typename Ret, typename V1 >
d?*]/ZiR struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
PlkZ)S7C {
loVg{N: typedef Ret result_type;
Fc5.?X- } ;
X,k^p[Rcu 对于双参数函数的版本:
O+}py{ st N#T'}>t y template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
^jMrM.GY struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
+ `|A/w {
,UY1.tR( typedef Ret result_type;
.Fo#Dmq3 } ;
"JB4Uaa 等等。。。
TJ"-cWpO1 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
xnZnbgO+ 7}X1A!1 template < typename Func >
%10ONe} struct func_return
}nd>SK4 {
>O-KJZ'GV template < typename T >
+8Lbz^# struct result_1
GTdoUSUq {
%bi ie typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{=Zy;Er } ;
T8o](:B~ m)Plv+R} template < typename T1, typename T2 >
fqgp{(`@> struct result_2
k[r^@| {
kUd]8Ff! typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
;qWu8\T+ } ;
su%(!XJQpg } ;
&: Q'X a^R?w|zCX Bh3F4k2bg7 最后一个单参数binder就很容易写出来了
}>@\I^Xm, !Km[Qw
k- template < typename Func, typename aPicker >
?})A-$f ~ class binder_1
k1wIb']m]z {
[YOH'i&X Func fn;
BHY8G06 aPicker pk;
VQ9A/DH/ public :
FzInIif *fg2bz<~[B template < typename T >
28!C#.(h struct result_1
cb}zCl
j o {
XY"b 90 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
d0(zB5'} } ;
E4X6f y :;.r: template < typename T1, typename T2 >
9;@p2t*v struct result_2
F/oqYk9` {
q1}!O kr"2 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
xuioU } ;
;U* /\+*h /v
8"i^;} binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Q~N,QMr)k& 981-[ga`Y template < typename T >
-<#)
]um typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
e5'I W__ {
h4;kjr}h} return fn(pk(t));
jK w
96 }
G2`z?);1b template < typename T1, typename T2 >
,2FK$:M\ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
b80#75Bj> {
nR_Zrm return fn(pk(t1, t2));
QG5WsuT }
<*(Z}p } ;
Kip&YB%rk LF7-??' oZBD.s 一目了然不是么?
^ij0<*ca9 最后实现bind
bZ`v1d
(r K%z!#RyJ4 cN,*QN template < typename Func, typename aPicker >
}3#\vn0gT picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
4XpWDfa.} {
xC`!uPk/pL return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
,L<JG }
]+D@E2E rB[J*5v 2个以上参数的bind可以同理实现。
#mQ@4k9i 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。
$+4DpqJ
-UhpPw6 十一. phoenix
QH'*MY Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
9j2t|D4uT @c|=onx5 for_each(v.begin(), v.end(),
2) X#&IE (
.6wPpL G?{ do_
1:-'euA" [
yv,FzF}7 cout << _1 << " , "
\=%lH =yS ]
Ta?J;&<u]/ .while_( -- _1),
(?4%Xtul1 cout << var( " \n " )
2 @#yQB1 )
tguB@,O );
5JzvT JMx n>'(d*[e& 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
S=qh7ML 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
KFrsXf operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
$)M3fZ$# 那么我们就照着这个思路来实现吧:
!rnjmc YmV/[{ Hx.|5n,5 template < typename Cond, typename Actor >
9X*Nk~}Y class do_while
hr
vTFJ {
digc7;8L Cond cd;
im>(^{{r& Actor act;
qb"S public :
gFaZ ._ template < typename T >
D$ds[if$U, struct result_1
7H Har'=T {
o}AXp@cqi typedef int result_type;
qDdO-fPev } ;
F-,gj{s khy'Y&\F; do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
63fYX"
)@wC6Ij template < typename T >
e;.,x 5+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X$kLBG[o_ {
't<iB&wgF do
j)J |'b| {
-@N-i$!;J act(t);
i~u4v3r= }
j<^!"_G]*? while (cd(t));
.<m]j;|6 return 0 ;
Zl>SeTjB- }
2C
S9v } ;
un "I LK'(OZ H{}&|;0 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
"tyRnUP 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。
45yP {+/-Q 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。
K,S4 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。
3fOOT7!FL 下面就是产生这个functor的类:
MzvhE0ab tD8fSV /zIG5RK> template < typename Actor >
kz=ho~ @ class do_while_actor
*V&M5 {
=4_}. Actor act;
FvsVfV U public :
Ct=bZW"j/ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
#BRIp(65-6 O=Su
E/q template < typename Cond >
kQ+y9@=/g picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
PZ]tl } ;
?N{\qF1Mz }3z3GU8Q- X'OpR 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
k0Vri$x 最后,是那个do_
J jAxNviG A'EI1_3{ C%4ed# class do_while_invoker
8\{!*?9! {
ai 4 k? public :
eT%x(P template < typename Actor >
*;Kp"j do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
k^7!iOK2 {
W?Z>g" return do_while_actor < Actor > (act);
>DRxF5b{ }
@5Tl84@Q } do_;
Pe:)zt0 !8@yi"n 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
P>_O :xD 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
2Bt/co-~4 最后来说说怎么处理break和continue
yi8vD~aA[ 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。
i#:To
|\u 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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