一. 什么是Lambda
{Ca#{LeLk 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
,_YCl09p( 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,
Z\i@Qa +r ctdV4%^{ PWL Mux >F,~ QHcz class filler
v"_hWJ) {
&hd+x5 public :
z7{b>oub(' void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
r6 ,5&`& } ;
q(!191@C( 7Y@&& athU 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:
5@Ot@o 33[2$FBf wvJm)Mj+ hV'JTU]H for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
#12PO q yZ 6560(q A#2Fd7& 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
n`0}g_\q 3boINmX +Medu?K
` |nz,srr~ 二. 战前分析
Gnj|y?' 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
D19uI&U4 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
#=7~.Y sqJ?dIBH *'PG@S for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Jan73AOX /* --------------------------------------------- */
'(&.[Pk:" vector < int *> vp( 10 );
6BLw 4m=h transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
XLg6?Nu /* --------------------------------------------- */
_hA p@?
M sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
OPBnU@=R /* --------------------------------------------- */
q%Obrk int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
M<~z=B# /* --------------------------------------------- */
~naL1o_FZ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
];Bh1 /* --------------------------------------------- */
WJ=eV8Uk for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
cm6cW(x6 y!mjZR,& Y%|f<C)lx2 VoWlBH 看了之后,我们可以思考一些问题:
#G$_\bt 1._1, _2是什么?
(6>8Dt 9[ 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。
5Ee%!Pk 2._1 = 1是在做什么?
\@GA;~x.b 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。
vM1f-I- 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。
. sgV 4mQ:i7~ 29 Yg>R!/ 三. 动工
QP >P 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
~H7m7 .1[K\t)2 :JxShF:M m:)v>v u template < typename T >
DZilK: class assignment
#
x!47Y{ {
R4]t D| T value;
iZwt,)( public :
&#w]
2~| assignment( const T & v) : value(v) {}
N'i%9SBcg template < typename T2 >
a 5:YP T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
a~9U{)@F } ;
hcWkAR 37 T<LU >j|.pi 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Zh6bUxr 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
}tua0{N:z
MHpPb{^ ,L6d~>=41 g"FG7E& class holder
/3L1Un* {
w(eAmN:zR public :
iLws;3UX;x template < typename T >
S c_*L<$ assignment < T > operator = ( const T & t) const
@vCPX=c {
4=%Uv^M return assignment < T > (t);
#78p#E }
q+>{@tP9 } ;
m5v9:5{ Zq}w}v 6
GO7[?U< 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:
m`}!
dBi -*_D! static holder _1;
-sh S?kV Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
ZXY5Xvt:v 8&IsZPq%l for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(I IPrW;> 而不用手动写一个函数对象。
T\{ on[O 7*r
Q6rAP 3qXOsa7 <_dyUiT$J 四. 问题分析
E*:!G 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
o
)G'._ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
%FDi7Rx 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
+%OINMo.A 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
_[<R<&jG 下面我们可以对这几个问题进行分析。
^&03D5@LoY E3X:{h/ 五. 问题1:一致性
'nz;|6uC 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
0~iC#lHO 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
rr>QG<i;G o8-BTq8 struct holder
r`qMif' {
w4Qqo( //
[2pp)wq template < typename T >
6iVjAxR T & operator ()( const T & r) const
'_lyoVP {
L'BDS* return (T & )r;
puF'w:I( }
9z$]hl } ;
Z3g6?2w6 z\Rs?v" 这样的话assignment也必须相应改动:
GpMKOjVm| `MAee8u' template < typename Left, typename Right >
X/gIH/ class assignment
gbsRf&4h {
y>Zvos e Left l;
KkP}z Right r;
1P.
W 34 public :
^VK-[Sz& assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
:9Zu&t template < typename T2 >
nm'sub T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
{>H#/I8si } ;
/ *RDy!m w<3}(1 同时,holder的operator=也需要改动:
ZM K"3c9 ^1s!OT Is template < typename T >
)G\23P assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
K{.s{;# {
1L]7*NJe return assignment < holder, T > ( * this , t);
3~z4#8= }
,d(F|5M: X,:pT\G 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。
RrSSAoz1 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
dIQ7u XKp.]c wP return l(rhs) = r;
"u~l+aW0 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。
Tf7$PSupP 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
gcqcY a*REx_gLG template < typename Tp >
]W7(}~m class constant_t
J~eY,n.6] {
M[}EVt~ const Tp t;
q>/#
P5V public :
8Y *SZTzV constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Fh9%5-t:J template < typename T >
SlB,?R2 const Tp & operator ()( const T & r) const
qR4(' {
^h{AAS> return t;
a\S"d }
]:i
:QiYD } ;
i>HipD,TD 7Bm 18 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
/%EKq+ZP 下面就可以修改holder的operator=了
>^LVj[.1 D
M(WYL{ template < typename T >
_P
0,UgZz assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
F,Y@ {
+Mc kR return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
vpcHJ^19 }
rUEoz |e4a ^"7tfo8 同时也要修改assignment的operator()
daf$` j}uFp|df< template < typename T2 >
gYVk5d|8@4 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
GE]fBg 现在代码看起来就很一致了。
Bj09?#~[ &sR=N60n 六. 问题2:链式操作
;j])h!8X 现在让我们来看看如何处理链式操作。
k@JDG]R<{ 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。
A"x1MjuqLM 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。
gvvl3`S{ 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。
zvf:*Na") 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
;F9<Yv b}S}OW2 template < typename T >
#mlTN3 struct result_1
Zq=t&$* {
Ug_5INK typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
MzT#1~ } ;
^prseO?A 6kuN) 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
&o{I9MD La48M'u template < typename T >
J;h4)w~9H3 struct ref
Z]D O {
CXks~b3SD typedef T & reference;
g66=3c9</6 } ;
x^Tjs<# template < typename T >
@GqPU,RO struct ref < T &>
1{4d)z UB {
[Av#Z)R typedef T & reference;
fN~kdm. } ;
Mnyg:y*= T0s7aw[zm 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
%^[45e S>OfUrt template < typename T >
K]' 84!l typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
p8K4^H {
hm3,?FMbq return l(t) = r(t);
O=LS~&=, }
3":ef|w] 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
x?Z)q4 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
`)e;bLP U^vQr%ha 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
s^ rO I~ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Nv "R'Pps _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
*vv<@+gA +5 调用divide的对象返回一个add对象。
aSd$;t~ 最后的布局是:
1MHP#X;| Add
m6^Ua / \
@*q WV*$h Divide 5
35z]pn%L / \
*F* c _1 3
D5fJuT-bp 似乎一切都解决了?不。
EW*!_| 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
#q`[(`Bx 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
9C}Ie$\ 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:
R~8gw^w![ (Z5=GJM?$ template < typename Right >
tagkklJ~ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
t+Kxww58 Right & rt) const
C-d|;R}Ww {
}qmBn`3R return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
u8qL?Aj^ }
x%d+~U;$& 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
3Yf%M66t XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
L0uvRge 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
xEQ2iCeC 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
txQyHQ)@ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
Z
l.}= 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
DLcfOOn1I 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
JPfNf3<@My %<$CH],% template < class Action >
+Q_(wR"FS class picker : public Action
=Xze ).g {
44FK%TmtF public :
! utgo/n picker( const Action & act) : Action(act) {}
H|;6K`O_ // all the operator overloaded
m76**X } ;
KK4>8zGR !O
F#4N 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%r
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:
/tRzb8` ~K% ]9
template < typename Right >
ha picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
#S2LQ5U {
{`QF(WL return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
! P/ ]o }
sj a;NL zrk/}b0j Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
*-$u\?$ 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。
v:1l2Y)g 3U<\y6/ template < typename T > struct picker_maker
q# gZ\V$I {
IrQ8t! typedef picker < constant_t < T > > result;
MK9?81xd } ;
1<A+.W template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
qY\zZ {
#b\&Md|; typedef picker < T > result;
>C"cv^%c } ;
:}x\&]uC#k *cCr0\Z` 下面总的结构就有了:
G&:[G>iSm^ 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。
zr@Bf!VG: 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。
y2>v'%]2 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
/-z_"G 至此链式操作完美实现。
$D5[12X GJWC}$#TY 6yk 七. 问题3
RK(uC-l 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。
<y'B
!d# dgd&ymRm
: template < typename T1, typename T2 >
WIO V ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/eDah3%d {
R<LW*8 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
%_u*5,w }
:i0xer a8M.EFa: 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:
DamLkkoA
0K>rc1dy template < typename T1, typename T2 >
9F0B-aZ struct result_2
n4YEu\* {
^T'+dGU` typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
M_MiY|%V/K } ;
mmY~V:,Kd JiZ9ly(G 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?
;nLQ?eS\ 这个差事就留给了holder自己。
Z]$yuM Cih} N;A1e@bP template < int Order >
:d/Z&LXD class holder;
qA9*t template <>
5{#9b^ class holder < 1 >
&k\7fvF {
z QoMHFL3 public :
Xfx(X4$ 9 template < typename T >
}@@1N3nnxV struct result_1
H:U1#bQQ: {
;G!X?(%+ typedef T & result;
meR%);\ } ;
v|_?qBs" template < typename T1, typename T2 >
l,h#RTfry struct result_2
I OF~V)8k= {
HG@!J>YaD typedef T1 & result;
uI%h$ } ;
Q9K
Gf; template < typename T >
R.A}tV=j# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!f)'+_d {
gtJ^8khME return (T & )r;
]gTaTY }
)_+" template < typename T1, typename T2 >
_kH#{4`Hw typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
la)f\Nk {
)[9L|o5D return (T1 & )r1;
=%Ut&6}sQ }
5
W(iU } ;
Ul@ZCv+ ~/3cQN^ template <>
1}S_CR4XBs class holder < 2 >
Y+upZ@Ga {
)%X\5]w` public :
tl ;?/ template < typename T >
-2> L*"^ struct result_1
Uo^s]H#: {
kKE2~ q typedef T & result;
j])iyn~-Ke } ;
!SJmu}OB] template < typename T1, typename T2 >
cJ]`/YJ struct result_2
t8GJ; {
HLYM(Pz typedef T2 & result;
=Z#tZ{" } ;
A6iyJFmD template < typename T >
i=o>Bl@f typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
HxZ4t {
NWCnt,FlY return (T & )r;
2: pq|eiF }
DLS-WL template < typename T1, typename T2 >
nkJ*$cT1o typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
@GnsW;$*~. {
8>pFpS return (T2 & )r2;
pKEMp&geo }
nkhM1y } ;
BD4.sd+H, JB%6G|Z MM'<uy 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> >。
d/t'N-m 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
-2
tZ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
`R:<(: u8o7J(aQsR return l(i, j) = r(i, j);
9\Xl3j! 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
3M1(an\nW e1<28g return ( int & )i;
G>:l(PW: return ( int & )j;
#Q'i/|g 最后执行i = j;
B]*&lRR 可见,参数被正确的选择了。
gmLw. |- \Z+v\5nmO }ZYK3F J8b]*2D _R5^4 -Qe 八. 中期总结
;F5B)&/B 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:
,\=u(Y\I[ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
1>1|>% 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
{'!D2y.7g 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Do_L HNh=igu ;quGy3 3ZZJYf= sn Ekei|0 D^&! 九. 简化
`J-"S<c?_ 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。
"{V,(w8Dt 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
[dzb{M6_ 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:
jNIM1_JjD 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
2>EIDRLJ- +-*/&|^等
~{5%~8h.0r 2. 返回引用。
Fa/i./V2 =,各种复合赋值等
j zPC9 3. 返回固定类型。
CJu;X[6 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
fA3 4. 原样返回。
yS3x)) operator,
Sl$dXB@ 5. 返回解引用的类型。
hM8G"b operator*(单目)
qQ1m5_OD`z 6. 返回地址。
G3U+BC23E operator&(单目)
-y/?w*Cx 7. 下表访问返回类型。
[j!0R'T operator[]
fptW#_V2 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
iww h,( operator<<和operator>>
S[u<vHy C*78ZwZ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
"M:arP5f 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
n]o+KT\ 5cfzpOqr0 template < typename Left >
C*gSx3OG struct value_return
lO9>?y8.y {
Yd<~]aXM template < typename T >
r+lY9l struct result_1
R]V`t^1 {
jr9ZRHCU typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
3p^WTQ>( } ;
d&ZwVF! 4\$Ze0tv template < typename T1, typename T2 >
{UUVN/$ struct result_2
C/cGr)|8% {
}pTj8Tr typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
-B4v1{An } ;
rmhCuY?f } ;
n!N;WL3k '<}7bw}+c !^LvNW\| 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
L,D!T&B ow$#kQ&R O 下面我们来剥离functor中的operator()
@O3w4Zs 首先operator里面的代码全是下面的形式:
w_{z"VeD 7}lZa~/ return l(t) op r(t)
1mjv~W return l(t1, t2) op r(t1, t2)
9|e"n|[ return op l(t)
_*;cwMne- return op l(t1, t2)
Zq`bd55~ return l(t) op
,v6Jr3 return l(t1, t2) op
nQP0<_S return l(t)[r(t)]
.(hb8 rCM return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
@qe>ph[UA '|q:h 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
S m1bDa\!= 单目: return f(l(t), r(t));
Dr2h- return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
JA)gM 双目: return f(l(t));
K8+b\k4E return f(l(t1, t2));
^y3\e 下面就是f的实现,以operator/为例
#k"[TCQ> JRiuU:=J~` struct meta_divide
\W\6m0-x {
KXM-GIRUG template < typename T1, typename T2 >
.o-j static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Lhc@*_2 {
>3kR~:; return t1 / t2;
bFVdv&
}
6d.m@T6~ } ;
RSi0IfG5 yk5P/H) 这个工作可以让宏来做:
y,r`8 ,,Db:4qfjD #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
(Q4_3<G+ template < typename T1, typename T2 > \
y-@!, @e static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
g 764wl 以后可以直接用
WR-C_1-pT DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
FvNO*'xP 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
e7?W VV, (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
A,og9<+j- lxmS.C XVLuhwi 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
Nb8<8O
^ %1<p1u'r?# template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
lcP@5ZW class unary_op : public Rettype
,C&>mv xA {
@uE=)mP@ Left l;
B~aOs>1
S] public :
\I'Zc] unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`kv$B3 I L=v[)en4 template < typename T >
Gzfb|9,q typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
R] [M_ r {
hHg
gH4T return FuncType::execute(l(t));
e-')SB }
'H'+6 h@~X*yLKh template < typename T1, typename T2 >
iR_Syk`G*A typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Y-Ku2m {
LWL>hd return FuncType::execute(l(t1, t2));
b c4x"]! }
__fR #D } ;
Y) h%<J ]dK]a:S rO`g~>- 同样还可以申明一个binary_op
.apX72's, u20b+c4 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
_]S6> class binary_op : public Rettype
+{%4&T<nHw {
<D dHP Left l;
0V#t ;`Q3 Right r;
)[)]@e public :
Y z,!#ob$ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
/2cI{]B .fsk DW template < typename T >
+7Lco"\w< typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-Wn.@bz6B {
'*XNgvX return FuncType::execute(l(t), r(t));
{^kG<v.vV }
QO7:iSZJ by
U\I5 template < typename T1, typename T2 >
iXm||?Rnx typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
eE{L>u {
:.Qe=}9 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
sBb.Y
k }
1a$V{Eag } ;
5y3TlR Crhi+D XeSbA 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
?R]y}6P$ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
ye|a#a9N DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
oyt//SE 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。
tvOAN|+F 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
~0-764% 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。。。
e]
K=Nm 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
BR^J y<^F' 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)
|3s&Y`x-D 下面是修改过的unary_op
k4$q|x7+% KY`96~z template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
xNm32~ class unary_op
_0*>I1F~ {
E.`dk. Left l;
)h0E$* SO<m(o)G2 public :
kNj3!u$ e^NEj1 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
;Zq~w S8OVG4- template < typename T >
DjzUH{6O struct result_1
)6Q0f {
?GNF=#=M typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
"x;k'{S } ;
,GJ>vT) T4=3VrS template < typename T1, typename T2 >
MXF"F:-Kn struct result_2
H~|%vjH {
ARdGh_yJ& typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
FMdLkyK; } ;
%p2x^air iEviH>b5 template < typename T1, typename T2 >
jN%p5nZ^EK typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7vaN&%;E% {
NceB'YG| return OpClass::execute(lt(t1, t2));
aoDD&JE }
E^ok`wfO 8RAeJ~e template < typename T >
7_40_kwJi typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
f4k5R {
;(Xe@OtW return OpClass::execute(lt(t));
"'!%}; }
MpA;cw]cI/ zg7l>9Sc } ;
'n[+r}3 +qUkMx J`q}Ry; 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
Yv>BOK 好啦,现在才真正完美了。
>yBxa) 现在在picker里面就可以这么添加了:
akhL\-d)al %L
j0 template < typename Right >
T1QsW<*j picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
E ;!<Z4 {
v0C;j(2zb return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
?JgO-. }
H_?B{We 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。
hOB\n! tw/#ENo 6%. 28R>>C=R 'xbERu(Y 十. bind
A6N~UV*_ 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。
AzW7tp;t= 先来分析一下一段例子
+lW}ixt adI!W-/R: $%
Ci8p int foo( int x, int y) { return x - y;}
qo6LC >Qg bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
g. ?*F#2 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
TH>?Gi)" 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
o8'Mks 我们来写个简单的。
V5O=iMP 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
9$+^"ilk 对于函数对象类的版本:
aZj J]~bO }r}RRd template < typename Func >
*`ZB+ \* struct functor_trait
6~ 7 ;o_> {
@fqV0l!GR typedef typename Func::result_type result_type;
I
f3{E } ;
A~SL5h 对于无参数函数的版本:
=_RcoG/^~ N^\2
_T template < typename Ret >
u
m:0y, struct functor_trait < Ret ( * )() >
$_RWd#Q( {
GsIwY {d typedef Ret result_type;
DB`$Ru@ } ;
9q1HSJ1) 对于单参数函数的版本:
xHJ8?bD p Q1`<fD
template < typename Ret, typename V1 >
6F*-qb3 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
heL$2dZ5H {
Tr8AG> typedef Ret result_type;
+Y>"/i.
N } ;
[eNkU">} 对于双参数函数的版本:
|rHG%VnBH
u>}w- template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
U g}8y8
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
!/Iq{2LX {
0]T.Lh$3 typedef Ret result_type;
.tRr?*V|l } ;
Ot`LZ"H: 等等。。。
F qeV3N 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Zc'|!pT _ A*8m8Sh$ template < typename Func >
\3Dk5cSDk+ struct func_return
6a4 'xq7 {
8 ]q template < typename T >
CmEpir{}( struct result_1
,3Wb4so {
L*g.
6+2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
5Vp;dc } ;
D|@bGN T'ED$}N>~ template < typename T1, typename T2 >
0xJ7M. struct result_2
/?KtXV>] {
"]VDY) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
gi6g"~%@q1 } ;
Deg!<[Nw } ;
^WE4*.( +|y*}bG |KL')&" 最后一个单参数binder就很容易写出来了
XE_ir
Et ?y~TC qV template < typename Func, typename aPicker >
I=K!)X$ class binder_1
}]AT _bh, {
@j O4EEe: Func fn;
v*E(/}<v aPicker pk;
5Sr4-F+@% public :
V0K16#}1gM nX0HT
)} template < typename T >
{?E<](+0 struct result_1
_e%dM {
v" }WP34 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
jY7=mAd } ;
*YWk1Cwjo 00ofHZ template < typename T1, typename T2 >
Btj#EoSI_ struct result_2
[SVhtrx|% {
z{S:X:X typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
xfjd5J7' } ;
#/Ruz'H1> vr=~M? binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
lT2 4JhJ# %Y~>Jl template < typename T >
xc9YM0B& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-LtK8wl^ {
JB3 "EFv return fn(pk(t));
q\%cFB} }
{;s;. template < typename T1, typename T2 >
u*3NS$vH typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0}{'C5 {
qve
./ return fn(pk(t1, t2));
"(v%1tGk }
E@-ta): } ;
$9 +YNgW> S}(8f!9< dBSbu=^$ ) 一目了然不是么?
98RKCc9h 最后实现bind
+ WVIZZ8 _A98 !Uh2}ic template < typename Func, typename aPicker >
<a4TO8 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
%Y]=1BRk} {
_]b3,%2 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
y%S1ZTScO }
.%}?b~
(a@?s$LG 2个以上参数的bind可以同理实现。
%f j+70 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。
Z:*@5 <A>)[u 十一. phoenix
VIC0}LT0R Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Y4E/?37j >@_im6 for_each(v.begin(), v.end(),
UDy(dn>J:J (
\P;rES' do_
('O}&F1 [
ZE?f!ifp cout << _1 << " , "
qnM|w~G ]
:`\)
P, .while_( -- _1),
J NVr cout << var( " \n " )
&;E5[jO^D )
P?LlJ5hn );
%ft &Q eg/<[ A: 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:
MP^ d}FL 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
hB9Ee@ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
;{#^MD MB 那么我们就照着这个思路来实现吧:
26 I
foRD{Hx a(IY\q[Wh template < typename Cond, typename Actor >
)@gZ;`n class do_while
S?ujRp {
~YP Jez Cond cd;
0nJE/JZ Actor act;
iD`d99f8O public :
l[Q:}y template < typename T >
lDc-W =X= struct result_1
fB1TFtAh {
59r_#(uo typedef int result_type;
izgp*M, } ;
@{hd{>K* Bc7V)YK do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Pq9|WV#F5/ yWDTjY/ template < typename T >
vI1i,x#i typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^EELaG {
fu[K". do
5cJ!" {
WWKvh act(t);
,Lpixnm] }
m)v''`9LU while (cd(t));
|re}6#TgcT return 0 ;
2P#=a?~[ }
#KxbM-1= } ;
e~l#4{w ;U9J++\d<A *&BnF\?m 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
m: n`g1 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。
fq )vK 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。
;-P)m 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。
,`D~py, 下面就是产生这个functor的类:
dU) ]:>Uz <BFQ: ?BA]7M(,4 template < typename Actor >
hc#!Lv class do_while_actor
Sr?#wev]rn {
qfY5Ww$8 Actor act;
o+w;PP)+= public :
Zxr!:t7 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
o?L'Pg uvDzKMw~R template < typename Cond >
&QRE"_g picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
KWAb-yB } ;
7ELMd{CD C%d_@*82 KmG 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
f()FY<b 最后,是那个do_
$`ZzvZ'r 32DbNEk zgx&Pte class do_while_invoker
L`f^y;Y. {
[B@'kwD\l public :
+#U|skl template < typename Actor >
&Z(K6U#. do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
**9x?s {
n0Y+b[+wj return do_while_actor < Actor > (act);
pl@O
N"=[ }
O[tvR:Nh } do_;
glD cUCF3 v+p{|X- 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
d->|EJP 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
XO#/Fv! 最后来说说怎么处理break和continue
rX_@Ihv' 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。
O~j> ? 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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