一. 什么是Lambda
*F%ol;|Q 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
<*6y`X 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,
]`i@~Z h\ 2'UFHiK n\8[G[M @qr3v>3X< class filler
E't G5,/m {
_.J[w6 public :
,j(p}t void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
p?`|CE@h7 } ;
+<9q]V $=QGua V (82\&dfy 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
KiRt' @)juP- o% SUnmp
r1az=$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Cak/#1 "<n"A7e /x8C70W^ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
*O}'2Ht6\ =R24h _%p9B#X<> /CQQ^/ 二. 战前分析
@2Y]p.$q 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。
n+F-,=0 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
(+Nmio $> rfAs! !=Kay^J~. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
x;?1#W /* --------------------------------------------- */
4[V6so 0 vector < int *> vp( 10 );
*d,n2a#n5 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
hb8@br /* --------------------------------------------- */
K&P{2Hndr sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
*,*:6^t /* --------------------------------------------- */
!)*T int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
fz?Wr: I /* --------------------------------------------- */
/wRK[i for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
;KZ2L~
THG /* --------------------------------------------- */
kc(b;EA for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
PG~m-W+ {arjW3~M: o-i.'L)X g:e8i~ 看了之后,我们可以思考一些问题:
K|J#/ 1._1, _2是什么?
Y(!)G!CMc 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
UmI@":|- 2._1 = 1是在做什么?
96V, [-arf 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
+7vh_ _ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
}lvP|6Y: y @_(@s*4W Ko1?jPE 三. 动工
T+{'W 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
hB<z]sl C00*X[p kC#B7*[RM SD.*G'N&2f template < typename T >
%fSk
"%u%< class assignment
]~<T` )Hi {
5xV/&N T value;
C5z public :
I$qtfGr assignment( const T & v) : value(v) {}
McI4oD~" template < typename T2 >
{]m
e?I T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
-a^sX%|Bl } ;
=ir;m XV9'[V s#Y7*?Sm 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
CvSG!l.6f< 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
"dU#j,B2 8o5^H> xMGd'l? l|QFNW[i class holder
3Eux-C!t {
G,*
uj0g public :
R =c template < typename T >
#^[N4uV assignment < T > operator = ( const T & t) const
G u I sM {
/OtQk-E return assignment < T > (t);
0<Y&2<v }
?#y<^oNM } ;
[5#/&k{ lz5j~t5>Q x};g!FYfkB 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:
s OHAW*+ IIEU{},}z static holder _1;
/PuWJPy; Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
.Zz7LG{ ^[NmNi* for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
5DBd
[u3 而不用手动写一个函数对象。
J_Xf:Mz- U"G+su->e o;P;=< (NV=YX?s 四. 问题分析
qO'5*d;!d 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|im 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。
o)
?1`7^BA 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
@8d})X33 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
<iqyDPj 下面我们可以对这几个问题进行分析。
13@| {H CB juZ3"" 五. 问题1:一致性
_NN{Wk/3w 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?|
`d;izQ1_= 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
,Yt&PE EqU[mqeF struct holder
IY6S\Gn {
.F|WQ7Mu //
PG]mwaj]) template < typename T >
lLf01sa4 T & operator ()( const T & r) const
]/naH#8G {
J}u1\Id% return (T & )r;
7ZnQ] ?
}
kpUU'7Q } ;
Z'kYf v0J1%{/xs 这样的话assignment也必须相应改动:
DKCy h` h--!pE+ template < typename Left, typename Right >
R;ug+N class assignment
IbQ~f+y&2 {
Q1B!W Left l;
|0 %UM} Right r;
Jxp'.oo[ public :
!XC7FUO assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
?P]md9$(+e template < typename T2 >
1mM52q.R4 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
|B.d7@{mM } ;
q|2C>{8 eci\Q, 同时,holder的operator=也需要改动:
&Wk<F3qN ^;_b!7* template < typename T >
o%5Ao?z~ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
<K'gvMG[ {
(#Aq*2Z. return assignment < holder, T > ( * this , t);
bV,R*C }
@/iLC6QF W=w@SO_?wp 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
ylJlICK 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
9q{dRS[A |7fBiVo return l(rhs) = r;
p}z0(lQ*~ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
u'>CU 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
1 j8,Zrg1 t,6=EK*3T template < typename Tp >
0w]?yqnE class constant_t
B!anY}/U {
2kve?/ const Tp t;
\59hW%Di public :
u] b6> constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
D1k] template < typename T >
XrF9*>ti? const Tp & operator ()( const T & r) const
\/Y<.#?_ {
,{at?y* return t;
56dl;Z) }
oPir]`re } ;
w{IqzmPiH K-5)Y+| > 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
&x #5-O' 下面就可以修改holder的operator=了
>?KyPp jnY4(B
template < typename T >
8uiQm;W assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
DK1)9< {
}OFk.6{{&v return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
CcQ|0 }
Az[z} r4 ,-Gw#!0 同时也要修改assignment的operator()
&jcr7{cD x.RZ!V- template < typename T2 >
yAe}O#dy T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
C5z4%,`f 现在代码看起来就很一致了。
i/Z5/(zF * UC^&5: 六. 问题2:链式操作
na)_8r~ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
<^paRKEa+# 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
|/$#G0X;H 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。
ZW"J]"A 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。
$mlcaH 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
#'P&L>6
; |99eDgK, template < typename T >
M\3!elp2z struct result_1
ovp>"VuC {
^
z;pP typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
.v{ty } ;
"mA/:8` Q _QY "# 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:
lki(_@3
8:MYeE5 template < typename T >
Q@R8qc=* struct ref
"+AD+D {
J2rH<Fd[up typedef T & reference;
!Fi)-o } ;
{Bx\Z0+'& template < typename T >
HZNX1aQ|Q# struct ref < T &>
v:'y&yS {
!O*n6}nPE typedef T & reference;
$[Ns#7K } ;
X+iULr.^`~ YeVhWPn@ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
joq
;N]S n$QFj' template < typename T >
,bJx|
K typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Bb)J8,LQ {
jBM>Pe^`3 return l(t) = r(t);
9z#IdY$a }
xS'So7: h 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
[Pay<]c6g 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
=*pu+o,? n~Ix8|S h 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
^]HwStn&= _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
u|E,Wy1 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
SWt"QqBU +5 调用divide的对象返回一个add对象。
iBCM?RiG 最后的布局是:
O7W}Z1G Add
RN0Rk 8AC / \
?d 4_'y
Divide 5
YA jk' / \
PNq#o%q _1 3
f!<mI8H 似乎一切都解决了?不。
Kmtr.]Nj 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
Tn|reXc0e 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
v|e>zm< OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
I`|>'$E[r Ua4} dW[w template < typename Right >
1D$k:|pP~ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Z'E@sc 9 Right & rt) const
9iUw7-) {
S}<(9@]z return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Q]\xO/ }
'EQAG' YV 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
=vWnqF: XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
=~)n,5 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
shD$,!
k 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。
|Z<adOg 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。
*+G K?Ga 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?
V}( "8L 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:
qQb8K+ t ,F1$Of/'@\ template < class Action >
W $y?~2 class picker : public Action
"H({kmR {
x-"7{@lz
public :
r=vE0;7 picker( const Action & act) : Action(act) {}
2b<0g@~X // all the operator overloaded
z}5XLa^ } ;
Y9Pb !vU[V,~
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
|D\ ukml 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
,?}TSJKC :c\NBKHv* template < typename Right >
Sdn]
f4 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
."2V:;; {
.]"
o-(gB return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
,{%[/#~6 }
`hbM2cM N7[~Y2i Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
QRRZMdEGs[ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
_*+M'3&= yO !*pC template < typename T > struct picker_maker
)TLDNpH?J {
uJ%ql5XDV typedef picker < constant_t < T > > result;
V; ChrmE } ;
:%0Z template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
U_:/>8})d {
R\XJ typedef picker < T > result;
9O|m#&wa] } ;
@?t) UE b_B4 下面总的结构就有了:
L
U7. functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
v>,XJ 7P picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
G#csN&|, picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
-v]7}[
.[ 至此链式操作完美实现。
Q>|<R[.7 Dd*C?6 x[_+U4-/ 七. 问题3
R_-.:n%.z 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
%rf<YZ.\ ^*ZO@GNL template < typename T1, typename T2 >
0_ ;-QAd ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|{$Vk%cUE {
H.YntFtD' return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
#e=[W)) }
$+Xohtt 9Gy1T3y5" 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
7,:QFV zfS`@{;F`| template < typename T1, typename T2 >
*@D.=i> struct result_2
I!{5*~ 3 {
?O28Q DUI typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
kw!! 5U;7 } ;
V%"aU}
w*aKb 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
d
hh`o\$ 这个差事就留给了holder自己。
V
]Z{0 WXJ%bH se_1wCYz template < int Order >
1"i/*}M class holder;
H=*;3gM,' template <>
l{kum2DT class holder < 1 >
-c Mqq$ {
R+P1 +5 public :
|A"zxNeS" template < typename T >
t)5bHVx struct result_1
O
Qd,.m {
<_h typedef T & result;
BeBa4s } ;
hivWQ$6% template < typename T1, typename T2 >
X'O3)Yg struct result_2
Wq]^1g_ {
M4`qi3I typedef T1 & result;
-_B*~M/vV` } ;
&kh-2#E template < typename T >
<"6}C)G typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
caS5>wk`R {
p?ICZg: return (T & )r;
xse8fGs }
8^kw template < typename T1, typename T2 >
L\o-zNY typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
iXI >>9 {
a:C
ly9 return (T1 & )r1;
G8j$&1`: }
H|5\c= } ;
Gq?JMq# VTS8IXz template <>
x:G uqE class holder < 2 >
ZPRkk?M}. {
[$$i1%c%Z< public :
%A%^;3@ template < typename T >
T-0fVTeN struct result_1
~~z}yCl {
`i;f typedef T & result;
<8~bb-U$ } ;
M/T
ll]\| template < typename T1, typename T2 >
BVU>M*k struct result_2
Zh,(/-XN; {
]%pr1Ey typedef T2 & result;
8a)lrIg } ;
mSr(PIH{\ template < typename T >
s>ilxLSX] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
n2cb,b/7 {
'_>8_ return (T & )r;
'Y`or14E }
qi!+Ceo} template < typename T1, typename T2 >
5NHNnDhuL typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
T@Mrbravc {
lG6P+ Z/nf return (T2 & )r2;
'a[|' }
t[ cHdI } ;
.]24V!J(1w q-}qrg JYc;6p$<i 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> >。
$9bLD
>. 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
c <Fr^8 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
/?VwoSgV^ g[4pG`z return l(i, j) = r(i, j);
_c,c; 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
<*oTVl4fS 54r/s#|-3 return ( int & )i;
n3y`='D return ( int & )j;
Yv>kToa\^ 最后执行i = j;
OO#_0qK 可见,参数被正确的选择了。
MfNsor SJ8Ax_9{q +VT/c C%H{" )B)ecJJ_ 八. 中期总结
X;'H@GU0 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:
db#svj* 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
OXp(rJ*bK 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
#q?'<''d, 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
bf@H(gCW= B63puX{u# 0 7b=Zhh &PZ&'N|P i24t$7q eCFMWFhC 九. 简化
maTQ0GX 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
4 ))Z Bq? 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
;S0Kf{DN2 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
^pwT8Bp 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Gu@n1/m@o +-*/&|^等
LT[g
+zGB 2. 返回引用。
c]}F$[>oN' =,各种复合赋值等
mUA!GzJ~u- 3. 返回固定类型。
SR_<3WW 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
v9*31Jx 4. 原样返回。
lWPh2k operator,
YpJJ]Rszg 5. 返回解引用的类型。
y90wLU9f operator*(单目)
=hY9lxW 6. 返回地址。
,i)wS1@ operator&(单目)
zCji]: 7. 下表访问返回类型。
18nT
Iz_ operator[]
3Zdwt\OQ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
QlE]OAdB42 operator<<和operator>>
WIKSz
{"=/ L _D # 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。
)5Wt(p:T6_ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
&$yxAqdab +9exap27 template < typename Left >
/#}o19(-d struct value_return
{:]u 6l {
\Vb|bw'e( template < typename T >
V9Pw\K!w#\ struct result_1
2:oAS {
o wviIZFe typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
X{Ij30Bmv } ;
0hg4y e1Q
template < typename T1, typename T2 >
A3^_'K struct result_2
L.2!Q3& {
^|%u%UR typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
r(j :C%?}C } ;
'C7$,H' } ;
70-nAv hh!4DHv <c% 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
<P~pn!F} O\F$~YQ 下面我们来剥离functor中的operator()
g o9tvK 首先operator里面的代码全是下面的形式:
C <Pd_& #$X _,+<HZ return l(t) op r(t)
uA4xxY return l(t1, t2) op r(t1, t2)
[nA1WFfM return op l(t)
%0Ibi return op l(t1, t2)
R0~w F> return l(t) op
!LM9 return l(t1, t2) op
FQBE1h@k0u return l(t)[r(t)]
',Y`\X return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
BdrYc^?JL] (<2!^v0.M 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:
y!8m7a 单目: return f(l(t), r(t));
E(F?o.b return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
jP#I](\eG 双目: return f(l(t));
1>=%TIO) return f(l(t1, t2));
IY
hwFw
5O 下面就是f的实现,以operator/为例
hx! :F"# .cm9&&"Z struct meta_divide
'i<%kL@ {
&'k:?@J[ template < typename T1, typename T2 >
,Cd4Q7T static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
O1Ynl`} {
";jKTk7 return t1 / t2;
h0] bIT{ }
\
[bJ@f*." } ;
mWF\h>]|. cHC1l 这个工作可以让宏来做:
GXi)3I% _MWW #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
W[f%m0 template < typename T1, typename T2 > \
)>tT""yEl static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
%/2OP &1< 以后可以直接用
l?A~^4(5a/ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
[]doLt;J 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
`-MCI)Fq_R (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。。。)
&o]fBdn cJ\1ndBH vRb7=fXf 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
T_[5 ZYy [Lcy &+ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
VIaj])m class unary_op : public Rettype
(&-I-#i {
fu
iTy72 Left l;
D+u\ORj public :
t>P[Yld" unary_op( const Left & l) : l(l) {}
G<P/COI#M5 [0D.+("EW template < typename T >
q'9; typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
YJ+l
\Wb} {
L|8&9F\ return FuncType::execute(l(t));
9"?;H%. }
$9h^tP'CV U8{^-#(Uz template < typename T1, typename T2 >
+TAyCxfmt
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
GL _hRu {
j$<g8Bg=o return FuncType::execute(l(t1, t2));
\E6 0 }
{]%7-4E } ;
-Un"z6* uqVarRi$ CDY3+! 同样还可以申明一个binary_op
3L-$+j~u 'Z|Czd8E template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
^U);MH8 class binary_op : public Rettype
O;$}j:;KF {
<kJ`qbOU Left l;
|9Y~k,rF Right r;
y7,t"XV public :
L#WGOl binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
9VMk? &;RBG$t template < typename T >
pd|l&xvka typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(G~M E> {
_C=01 %/ return FuncType::execute(l(t), r(t));
_88X-~. }
zDBm^ s nchpD@'t template < typename T1, typename T2 >
wb%4f6i typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ce~Pms] {
V+zn`
\a return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Tkn8Wj }
.$1S-+(kV } ;
TrNh,5+b a]J>2A@-I l
GJ N;G7 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
h7 mk< 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
'J)9# DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
,4k3C#!.i 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。
@vL0gzE?nB 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
y4VO\N!
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。。。
!hE F.S 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
$KBW{ 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)
`<#O8,7` 下面是修改过的unary_op
>}/T&S ?BbEQr template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
);?tGX class unary_op
L3\(<[ {
>|0I\{C Left l;
1ed^{Wa4$9 {suQ"iv public :
}rnu:7 HdyE`FY \ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
C~^T=IP 2Ima15^+F template < typename T >
$oJjgA xcZ struct result_1
#bCUI*N"P {
=@&>r5W1 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
s@g _F } ;
p} JGx^X~ "Xl"H/3r template < typename T1, typename T2 >
rHqP[[4B' struct result_2
a@AIv"q {
RjR+'<7E^ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
E>:#{% } ;
f%JM
a]yV =BbXSwv'( template < typename T1, typename T2 >
8Pva ]Q typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O]?\<&y {
5k?xBk=< return OpClass::execute(lt(t1, t2));
8Q0/kG }
+: Nz_l |,({$TrF template < typename T >
9{rE7OX*A typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F6\4[B {
7\ X_%SM % return OpClass::execute(lt(t));
fF2]7: }
mRt/d :fUNc^\2 } ;
U lCw{:#F 06`caG|]-M l\!`ZhM, 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
Fu% n8 好啦,现在才真正完美了。
>"z`))9 现在在picker里面就可以这么添加了:
} Fli s#aane template < typename Right >
xgtx5tg picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
i[wnG ) {
7UqDPEXU]` return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
zm_8{Rta} }
N/1xc1$SB 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
jthyZZ Y1F%-o e`+ej-o, `Gx
5=Bm; e&K7n@ 十. bind
r1z+yx 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
x7i,jMR 先来分析一下一段例子
BAG#YZB nITkgN:s |x=(}g int foo( int x, int y) { return x - y;}
,#9i=gp bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
+i}uRO bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
n\$.6
_@x 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
L+mHeS l 我们来写个简单的。
#KuBEHr 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
:bCswgd[ 对于函数对象类的版本:
wzcv[C-x &V%faa1 template < typename Func >
sp_19u struct functor_trait
2_Zn?#G8dl {
z~i>GN_ typedef typename Func::result_type result_type;
.4Mc4' } ;
+(`.pa z@ 对于无参数函数的版本:
%WqUZ+yy vrh2}biCR template < typename Ret >
&o&}5Aba9 struct functor_trait < Ret ( * )() >
J<9})
m {
#%/Jr 52< typedef Ret result_type;
)EcfEym.> } ;
dZddoz_ 对于单参数函数的版本:
feM( *ozXilO template < typename Ret, typename V1 >
}h|HT struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
.eCUvX`$ {
9niffq)h typedef Ret result_type;
tiRi_ } ;
J/rF4=j%xy 对于双参数函数的版本:
&KV$x3 B- |C%~fe template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
c0_512 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
g>a%
gVly {
_UbyhBl typedef Ret result_type;
ACI.{`SrQ= } ;
?\<Kb|Q 等等。。。
zs'Jgm.v 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
H1
i+j;RN f'tQLF[r< template < typename Func >
Z}IuR|= struct func_return
+O8}twt@ {
Y$fF"pG? template < typename T >
{+gK\Nz struct result_1
)/z+W[t {
l{\k\Q !4 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
:>jzL8 } ;
;0Ih:YY6 Shss};QZf( template < typename T1, typename T2 >
?}S~cgL - struct result_2
ZfS" {
++!0r['+> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
sD6vHX% } ;
nFefDdP } ;
@-ir "ER=c3 t J6nH|s8 最后一个单参数binder就很容易写出来了
~!e(e2 \}gITc).j template < typename Func, typename aPicker >
Re1}aLd class binder_1
5X9*K {
?9~|K/ `l Func fn;
#qEUGD` aPicker pk;
]XWtw21I1 public :
D/z*F8'c &}0#(Fa` template < typename T >
)>pIAYCVP struct result_1
D e$K {
)$O'L7I n& typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
3)l<'~"z< } ;
}9Q<<a &hWYw+yH\ template < typename T1, typename T2 >
Q:]v4/MT struct result_2
}dEf |6_ {
Slp_o\s$@ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
`Tr !Gj_ } ;
3B4C@ { !A+jX7Nb binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
J& D0,cuk Nu><r template < typename T >
LEAU3doK; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
LOk J {
1R#1Fy% return fn(pk(t));
wy""02j }
O5JG!bGE_F template < typename T1, typename T2 >
p0pA| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
v5L#H=P {
TezwcFqH return fn(pk(t1, t2));
y*lAmO }
9hhYyqGsO } ;
py\/m] I$f'BAw qITd.<
k 一目了然不是么?
(>-(~7PR 最后实现bind
W"s)s J^mm"2 oho~?.F template < typename Func, typename aPicker >
WAVEwA`r picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
iv6bXV'N {
7K/t>QrBtU return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
(2/i1)Cq }
}G<A$*L1 T>v`UN Bl] 2个以上参数的bind可以同理实现。
}vW3<|z 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
(y2P." mXUe/*r0T 十一. phoenix
&G7@lz@sK+ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
eS2VLVxu 9YwS"~Q =w for_each(v.begin(), v.end(),
=jvN8R*[ (
^;cJjl'= do_
Kxsj_^&|i [
J 77*Ue^ cout << _1 << " , "
22D,,nC0+= ]
.U,>Qn4/ .while_( -- _1),
eie u|_ cout << var( " \n " )
ZIaFvm&q7Z )
?M04 cvm );
-raZ6?Zjc 5:l"* 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
n:%A4* 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
!jN$U%/,%. operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
X+//$J 那么我们就照着这个思路来实现吧:
^ANz=`N5, Cx8
H .Mzrj{^Y template < typename Cond, typename Actor >
vpu
class do_while
Ap`D{u/ {
~h444Hp= Cond cd;
\3cg\Q+~ Actor act;
Cta!"=\ public :
=5M
'+> template < typename T >
1i$OcN?x% struct result_1
6hqqZ {
T!Uf
PfEI typedef int result_type;
jHc/ EZB } ;
oX[I4i%G P/8z do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
SSr2K 15!b]': template < typename T >
`wNJ*` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
i$4lBy_2 {
A
Zv| |8p do
"C9.pdP\8 {
"'6R|<u=: act(t);
2$oGy }
CIf""gL9 while (cd(t));
]w9syz8X return 0 ;
|1Ko5z }
^Kh>La:>O } ;
b]\V~ZaXG ~Nl`Zmn(A| 'a enhj 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
K?mly$ 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。
QK`2^ 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。
"4i_} 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。
(OHd} YQ 下面就是产生这个functor的类:
:,=Z)e &/lmg!6 /M~rmIks template < typename Actor >
p2o66t class do_while_actor
D{s4Bo- {
3S1`av(tD Actor act;
+4Lj}8, public :
|c!lZo/ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
&bS!>_9 TWTRMc;z+ template < typename Cond >
R$VeD1n@ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
}F
(lffb } ;
+PkN~m` F6#U31Q= "_/5{Nc$ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
hdee]qLS 最后,是那个do_
ak;S Ie iMOf];O) TZk.h8 class do_while_invoker
lpeo^Y}N {
>.#tNFAs public :
'P~6_BW template < typename Actor >
(ZuV5|N do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
`G.:G/b%H {
<2RxyoDL6 return do_while_actor < Actor > (act);
+l_$}UN }
,=p.Cx'PR } do_;
_fANl}Mf: .[#bOp* 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
&M^FA=J\ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
f*~z| 最后来说说怎么处理break和continue
dCM*4B< 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。
L\UM12 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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