一. 什么是Lambda
bP@_4Dy 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
V
"" 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,
P0=F9`3wb h@d
m:=ul =
xk@ Q7$ 5WYU&8+]{: class filler
DM9 5Il[/ {
uX[
"w| public :
Ex3woT- void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
OLwxGRYX } ;
%54![-@ ~T~v*'_h #v-!GK_< 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:
./'n2$^3 !TFVBK L')zuI <9~qAq7^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
aJ5R0Y, %ZK}y{u\ =qRVKz 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
P'8E8_M} Apn#o2 n6f|,D!? -,&Xp>u\ 二. 战前分析
i_"I"5pBF 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
xjN~Y D: 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
*$!LRmp? '\Ub*m((1O Qp,l>k for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
TfPx /* --------------------------------------------- */
MR}\fw$(. vector < int *> vp( 10 );
|=POV]K transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
x3Uv& /* --------------------------------------------- */
:-)[B^0 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
EIRf6jL /* --------------------------------------------- */
V_* ^2c) int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
@w0[5ZAj /* --------------------------------------------- */
(EX for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
w3@te\ /* --------------------------------------------- */
x-<dJ}` for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
~CA+'e%~~ gi)/iz ` sq_:U_tJ pP @#|T 看了之后,我们可以思考一些问题:
d\v _!7 1._1, _2是什么?
r!S iR( 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
o2~x'*A0I 2._1 = 1是在做什么?
G u=Rf`o 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
<_![~n$H 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。
N5\<w> Li2)~4p>< TI332,eL 三. 动工
_MU'he^W 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
P*SXfb"HC aI{[W;43T J:5n/m^A RjDFc:bB template < typename T >
o;.-I[9h] class assignment
-AX3Rnv^! {
nTAsy0p] T value;
2Y+*vN s3 public :
'Khq!pC assignment( const T & v) : value(v) {}
9\8""- template < typename T2 >
,>$#e1!J T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
md0=6<
}P } ;
VV 1f=L8Dr
}=U\v'%m 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
<da! #12L 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
=T$E
lXwJ g@Zc'g/XB (GQy"IuFh ?vVkZsU class holder
,"'agg:St {
6]Jv3Re'(I public :
"#7i-?= template < typename T >
;Y"J j assignment < T > operator = ( const T & t) const
Ol? 2Qy.2) {
j-
A|\: return assignment < T > (t);
f_7p.H6\ }
`&_qK~&/X } ;
(]1%s?ud* ^tah4QmUA zE[c$KPP 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
N(9'U0z k2=uP8 static holder _1;
mT.F$Y9 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
L,WKL. =4zsAa for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
HiC\U%We 而不用手动写一个函数对象。
,'!&Z * `#R$ r#XDgZtI /$n${M5! 四. 问题分析
1Jahu!c? 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。
R:e:B7O~0 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。
oI>;O# 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
0XYxMN) 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Cdv TC`~, 下面我们可以对这几个问题进行分析。
|"mb59X Rww KPE 五. 问题1:一致性
/EC m 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?|
_ReQQti[ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
"K8qmggTq !-QKh aY struct holder
Rwr0$_A {
F4}Zl //
_ehU:3L`s template < typename T >
w
Bl=]BW!% T & operator ()( const T & r) const
ESs)|t h {
$d"6y return (T & )r;
&]euN~y }
WV8<gx`Q } ;
@ +7'0[y? |!}$V 这样的话assignment也必须相应改动:
78X;ZMY &EQov9P7 template < typename Left, typename Right >
_uBf.Qfs class assignment
! yxb< {
a%AU9?/q# Left l;
"-hgeQX Right r;
tly:$;K public :
PH]q#/' assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
H`y- "L8q template < typename T2 >
D1w_Vpz T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
:>,d$f^tqE } ;
M6e"4Gh 'g^]ZTxb 同时,holder的operator=也需要改动:
T|E ;U EGs z{c[8@ template < typename T >
}{lOsZA assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
B82A:t) {
FSM~Rl return assignment < holder, T > ( * this , t);
,^+3AT }
g~cWBr%> %|;^[^7+}t 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。
#[A/zH|xvV 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
|m=@;B| Dk4Wj"LS return l(rhs) = r;
ZK13[_@9 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。
Z?GC+hG` 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
aqMZ%~7 {ng template < typename Tp >
2<y -cQ?> class constant_t
Yux7kD\c {
(s9?#t6 const Tp t;
46 77uy public :
S`J_}> constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
BFMM6-Ve template < typename T >
VC.r const Tp & operator ()( const T & r) const
E J 9A
4B {
%o?fE4o' return t;
jReI+
pS }
eQ*gnV}rE% } ;
/aK },+ 4TLh'?Xu9 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
i} q6^;uTF 下面就可以修改holder的operator=了
_gc2h@x1O [0 W^|=#K template < typename T >
Edjh* assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
{L8SDU{P {
sG\=_-"v( return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
u^{Q|o:=x }
\>\w-ty[( onjTuZ^h 同时也要修改assignment的operator()
>z(6ADq fxc~5~$> template < typename T2 >
<
*XC`Ii T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
9J>DLvl; 现在代码看起来就很一致了。
+oyc9PoXF &AoWT:Ea 六. 问题2:链式操作
TzIgEn~ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
x.d9mjLN8m 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。
Jb0]!*tV 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。
02S Uyv(Mt 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。
87*R#(( 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
s&c^Wr Jcy`:C\Ay template < typename T >
\+5 L.Q struct result_1
AKS(WNGEp {
-5E<BmM typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
FMR0?\jnT } ;
E P<U:F :\.v\.wm 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:
`_f3o,5 MM^tk{2?. template < typename T >
.d.7D ]Yn struct ref
1z8.wdWJ} {
M14pg0Q typedef T & reference;
)of_"gZ$3A } ;
MT0}MMr template < typename T >
b?r0n] struct ref < T &>
w|>Y&/IX {
/a]+xL typedef T & reference;
3 \kT#nr } ;
`pLp+#1
`R \0b",|"3 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
eNXpRvY u]zb<)'_ template < typename T >
9%)'QDVGLf typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
;T/' CD {
d` ^@/1tO return l(t) = r(t);
X.JB&~/rO }
J,E&Uz95% 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
FCI38?`% 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
u<+;]8[o PY` V]|J 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
_Jx?m _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
.}Xkr+
+] _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
8y+Gvk: +5 调用divide的对象返回一个add对象。
uz*C`T0:rj 最后的布局是:
t[3Upe% Add
8^M5u>=t; / \
?p$WqVN} Divide 5
dkCSqNFL) / \
8_KXli}7= _1 3
."3 J;j 似乎一切都解决了?不。
5|AZ/!rb 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。
'o5[:=K 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。
==IL63 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:
!N!M
NsyDz mV^dIm template < typename Right >
B:9Z;g@& assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
&npf
%Eub Right & rt) const
CNP?i(Rk {
q.MM|;_u` return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
FmnA+fA }
S>**hMU% 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
HI:E&20y 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。
b"x:IDW qG 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。
ujwI4oj"c 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。
"ebn0<cZ 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。
F.AO 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?
B [y1RI|9 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:
K5k,47" ukri7 n* template < class Action >
@89mj{ class picker : public Action
&\1Dy}: {
M?]ObIM:5 public :
5nEvnnx0 picker( const Action & act) : Action(act) {}
C?b Mj[$ // all the operator overloaded
!(+?\+U lE } ;
!hJ%{. p|W:;( 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。
rNI3_|a 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:
4CNK ]2 .p0;y3so4 template < typename Right >
Ws(BouJ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
iPE-j#| {
0k3^+#J return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
+y -:(aP }
:<nL9y jt :@Q_oyWE8 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
d[ {=/~0 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。
xXLKL6F(\ $BNn 1C8[ template < typename T > struct picker_maker
bZa?h.IF {
]jM D'vg^b typedef picker < constant_t < T > > result;
R|tjvp-[} } ;
;m;wSp template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
'd/A+W {
;r8,Wx@f1C typedef picker < T > result;
ZVda0lex& } ;
6`EyzB%.$ }<S|_F 下面总的结构就有了:
&4DvZq= 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。
k9Yr&8B 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。
Z73 ysn} picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
]>x674H 至此链式操作完美实现。
1q/z&@+B JlGyGr^MD egKYlfe" 七. 问题3
7rsrC 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。
"%0RR? R(x%<I template < typename T1, typename T2 >
rs\*$20 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3Dg I.V6un {
23+>K return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
A7ck-9dT/L }
60QElJ9D % #|S 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
~*G I<n BXm{x6\ template < typename T1, typename T2 >
Xa%Z0%{ struct result_2
hydn" 9; {
-@AGQ+e typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
drF"kTD"7 } ;
\$9S_z T*'5-WV|3t 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
=g?r.;OO 这个差事就留给了holder自己。
Hs2L$TX P]INYH E-n!3RQ(w template < int Order >
>oLM2VJ class holder;
c-`&e-~XKL template <>
Br-bUoua class holder < 1 >
J]$%1Y {
{"s9A& public :
Y$Fbi2A4 template < typename T >
]}C#"Xt struct result_1
./.E=,j {
wxvt:== typedef T & result;
x+%lNR } ;
,ad~6.Z_) template < typename T1, typename T2 >
0wxQ,PI1' struct result_2
"<bL-k*H) {
gTiDV{Ip typedef T1 & result;
Ho*S>Y } ;
}|Cw]GW template < typename T >
l--xq^,`o] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
SyTcp?H {
r+\it&cW+ return (T & )r;
g5/8u2d }
R],,- template < typename T1, typename T2 >
C\EZ8 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
\:^$ZBQr<n {
DR^mT$ return (T1 & )r1;
Vs m06Rj{ }
bm(0raugs } ;
@$Z5Ag! 0vDP-qJV- template <>
Fx)]AJ~[t class holder < 2 >
+)Z,%\)Z {
mN*9X[>x public :
l{Xsh;%= template < typename T >
c]&(h L struct result_1
&ViIxJZ1$ {
)Z"7^i typedef T & result;
k&@JF@_TI } ;
l&5| =
template < typename T1, typename T2 >
q0SvZw]f1 struct result_2
7|IW\ {
H`B%6S/ typedef T2 & result;
(\#j3Y)r } ;
dzggl( template < typename T >
rJD>]3D 5p typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
u~%
m( {
T?E2;j0h'# return (T & )r;
TY~0UU$ }
a]$KI$)e template < typename T1, typename T2 >
]';!r20 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
9JP{F {
6 3Kec return (T2 & )r2;
^:LF }
,tmo6D6 2 } ;
<)y'Ot0 y z{;W$SO
2 O:pQf/Xn 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
nvgo6* 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Sr%~
5Q[W 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Ow+7o@$"/ ]X@/0 return l(i, j) = r(i, j);
wf<uG|90 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
{I`B?6K5 V|<qO-#. return ( int & )i;
';zLh return ( int & )j;
?Q:se 最后执行i = j;
/vSFQ}W 可见,参数被正确的选择了。
]qhVxeUm D)4p8-=t yu3EPT!~ CK'Cf{S Ff%m.A8d,4 八. 中期总结
l.fNkLC# 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:
l<GRM1^kU 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
OjyS
?YY)b 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
5#q
^lL 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
|0A n|18 >p2v"X X )bPwB.} kq P@
1D ,Ad\! $aG]V-M> 九. 简化
|`_TVzA 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
.#rI9op 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
`[57U,v 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
&!KJrQ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
V>4 !fD= +-*/&|^等
]wdudvS@6r 2. 返回引用。
C'*1w =,各种复合赋值等
#q(BR{A>t
3. 返回固定类型。
R*VZ=i 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
:8yrtbf$ 4. 原样返回。
Kxh)'aal operator,
,&z_ 2m 5. 返回解引用的类型。
,7>_Lp_v operator*(单目)
_mA[^G=gY 6. 返回地址。
K31Fp;K operator&(单目)
-V_e=Y<J/ 7. 下表访问返回类型。
nPvR operator[]
$5%tGFh 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Y2<Z"D` operator<<和operator>>
hFylQfd q'",70"\ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
.Uha %~% 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
t~,!a? S7 -}PD0Pzg;= template < typename Left >
]
M_[*OAb struct value_return
j$N`JiKM {
M/Bn^A8@ template < typename T >
6;[iX`LL struct result_1
\A keC 6[D {
1B,RRHXn6 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
4'G<qJoc } ;
3Mr)oM<Q 0y2iS't
template < typename T1, typename T2 >
AkT_ZU> struct result_2
w}oH]jVKL6 {
VEE:Z^U! typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
tUz!]P2BUO } ;
%w'@:~0 } ;
+!.=M8[
1u)I}"{W> PNg, bcl 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
yBs G)'cd D1 下面我们来剥离functor中的operator()
b`18y cVME 首先operator里面的代码全是下面的形式:
UAUo)VVi" CO5?UgA return l(t) op r(t)
7&l return l(t1, t2) op r(t1, t2)
19;\:tN return op l(t)
}3M\&}=8 return op l(t1, t2)
F0Rk[GM return l(t) op
!mq+Oz~ return l(t1, t2) op
l,,5OZw return l(t)[r(t)]
AGPZd9 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
mEhVc! 'OkF.bs 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:
T9N /;3 单目: return f(l(t), r(t));
0&c12W|B<L return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
S(9fGh 双目: return f(l(t));
Bam7^g'*!3 return f(l(t1, t2));
M^k~w{ 下面就是f的实现,以operator/为例
gQ,PG }$81FSKh struct meta_divide
*J~N {
AqE . TK template < typename T1, typename T2 >
:|N5fkhN static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
b.;F)( {
4K)P Yk return t1 / t2;
uK3,V0 yz }
U1J?o#( } ;
3 LoB-4u? ^MQ7*g6o 这个工作可以让宏来做:
RzFv``g ),dXaP[ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
3QU<vdtr template < typename T1, typename T2 > \
] 6M- s static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
!W .ooy5( 以后可以直接用
F0+ u#/# DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
` *h-j/M 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
w*\)]bTs (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。。。)
j`='SzVloW h68sQd +hV7o!WxC 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
#R'm|En' 7 45Uo' template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
&37QUdp+p class unary_op : public Rettype
7p@qzE {
OUS@)Tyh Left l;
QJ-6aB public :
*|a_(bQ4@ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
!1w=_ [|Jzs[ template < typename T >
)TBBYCL3 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O: :X$O7 {
kd9hz-* return FuncType::execute(l(t));
3-Xum*)Y }
b jZcWYT G>d@lt template < typename T1, typename T2 >
/mo4Q?^ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(9{)4[3MAG {
&v'e;W return FuncType::execute(l(t1, t2));
V)f/umT%g }
d^!)',` } ;
89k9#i X
-[" .km `N]!-=o 同样还可以申明一个binary_op
u-f_,],p al(t-3`< template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
E[)`+:G] class binary_op : public Rettype
Z Z\,iT {
xQ-]Iw5 Left l;
-c~nmPEG6 Right r;
{: T'2+OH> public :
gH(,>}{^K binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
K8ecSs}}J b'3w.%^ template < typename T >
'Oyz/P(p typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a=.A/;|0* {
"z1\I\
^ return FuncType::execute(l(t), r(t));
GxuFO5wz }
Pp*|EW 1 `h+ sSIko template < typename T1, typename T2 >
vxzh|uF typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
TG=) KS {
#9F=+[L return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
j[.R|I|
}
>MauuL,.j } ;
4'cdV0] t"cGv32b PeEC|&x 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
=EA*h_"q9 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
BlF>TI%2 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
"M3R}<Vt 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
/EZF5_`bT 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
BA4qQCS;5 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
_?x*F?5= 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
/. k4Y 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
\tc4DS 下面是修改过的unary_op
_VLc1svv R^.E";/h template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
lfba class unary_op
jQxv`H {
{*RyT.J Left l;
] lE6:^V Ikv@}^p 7 public :
oJE~dY$Q 5V;BimI unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Km7HB!=< iG( )"^G template < typename T >
L #c*) struct result_1
.Zv@iL5 {
9%55R >s$ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
5v
>0$Y{ } ;
ca%s$' d 9y "R, template < typename T1, typename T2 >
96x$Xl; struct result_2
@0H}U$l {
SEu1M}+E typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
\0?^%CD+@ } ;
^NwXvp>7- Gw%P5 r}Y template < typename T1, typename T2 >
JG\T2/b typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
WsO'4~X9 {
nQm7At return OpClass::execute(lt(t1, t2));
jYE<d&Cq }
tl5}#uJ 30cZz template < typename T >
=pSuyM' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l-4+{6lz {
H&Jp,<\x return OpClass::execute(lt(t));
GxjmHo }
V/xGk9L~ eFJ .)Z } ;
*q**,_?; |e49F u By[x 0 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
D&0y0lxI@ 好啦,现在才真正完美了。
TrA&yXXL 现在在picker里面就可以这么添加了:
[l"|x75- 2|]pD template < typename Right >
)\oLUuL`; picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
$d\]s]}` {
Ne>yFl"u return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
#( G>J4E, }
aLa{zB 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。
a;@G "%^T~Z(_j ,n)f=q*% 6jS:_[p ;J<K/YdI 十. bind
4I&e_b< 30 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。
4R<bfZ43 先来分析一下一段例子
y8~/EyY|^ (|Zah1k&] !Miw.UmPm int foo( int x, int y) { return x - y;}
8['8ctX bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
jNjm}8`t bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
y$-;6zk\] 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。
0_\@!#-sml 我们来写个简单的。
Z]VmTB 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
+bO]9*g] 对于函数对象类的版本:
NW$_w UqsJ44QEZ template < typename Func >
W_JFe(=3, struct functor_trait
Ky:y1\K1^K {
~%.<rc0 typedef typename Func::result_type result_type;
C|or2 } ;
#>[BSgW 对于无参数函数的版本:
.r=F'i}-j* b9 Gq';o template < typename Ret >
}\
^J:@ struct functor_trait < Ret ( * )() >
OH+kN/Fd {
Lt8J^}kwl typedef Ret result_type;
QY)hMo=|o8 } ;
R# 8.] 对于单参数函数的版本:
Z@i"/~B|4\ pGO=3=O template < typename Ret, typename V1 >
quky m3F struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
b"J J3$D {
M9*#8> typedef Ret result_type;
q-tm`t*7 } ;
Ng=_#< 对于双参数函数的版本:
xMOq/") yDl{18~zv template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
nogdOGo struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Uxll<z, {
O%hmGW4 typedef Ret result_type;
Qf=+%-$Y } ;
on0MhW 等等。。。
r0xmDJ@y 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
LN!e_b n\/ JNzd3 template < typename Func >
6$.I>8n struct func_return
4nvi7 {
%]U' template < typename T >
8Pgw_ 21N1 struct result_1
PjxZ3O {
Pjvzefp typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
!=/wpsH } ;
;kE|Vx Of@LEEh6 template < typename T1, typename T2 >
\x(ILk|'c struct result_2
[v%j? {
;5cN
o& typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ZUg~8VVe } ;
Q)lN7oD } ;
mBtXa|PJ ]i)g!J8f- ,SVl>~! 最后一个单参数binder就很容易写出来了
m,3H] x@aWvrL template < typename Func, typename aPicker >
:"im2J class binder_1
"kdmqvTHK0 {
YU]|N'mL2 Func fn;
zxD~W"R:s aPicker pk;
~R+,4 public :
Dwx^hNh !XtZI3Xu template < typename T >
&[Zg;r struct result_1
;"R1>tw3) {
K6BP~@H_D typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
G*y!
Q } ;
50E?K! l>t0 H($ template < typename T1, typename T2 >
+m>)q4e struct result_2
:4\=xGiY {
exP:lO_0n typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
4S7#B } ;
S
A\_U::T azCod1aL{ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
m|by^40A( pl4:>4l/ template < typename T >
Tu[I84 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Hl*V i3bQU {
.Xcf*$.;s return fn(pk(t));
RF|r@/S }
%s;=H)8 template < typename T1, typename T2 >
wV{jJyRl typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
. l>. {
%p}xW V . return fn(pk(t1, t2));
|!?lwBs4 }
/hv2=A } ;
`=.A])> k>V~iA .Z9{\tj 一目了然不是么?
<t"KNKI 最后实现bind
.Y*jL &! 2E$K='H:, v1aE[Q template < typename Func, typename aPicker >
x1'4njTV$ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
C9VtRq {
dm~Uj return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
p?H2W- }
ZP(T=Q )/FEjo 2个以上参数的bind可以同理实现。
WMXxP gik 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。
h~r&7G@[} ~R*01AnZ 十一. phoenix
e9p!Caf~I- Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
3;<Vv*a"Dm I*`;1+` for_each(v.begin(), v.end(),
%c-T Gr, (
`#c36 do_
t^|GcU] [
.:(T}\]R cout << _1 << " , "
r=4vN=: ]
*!c&[- g .while_( -- _1),
,w|Or}h]7 cout << var( " \n " )
#J`MR05 )
@;b @O
_ );
9lR- A2p]BW& 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:
RemjiCE0' 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
"*HVL operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
-A(]U"@n 那么我们就照着这个思路来实现吧:
('oA{,#L 4DV@- j9g0k<eg template < typename Cond, typename Actor >
K4vOy_wT class do_while
8 \Uy {
N${Wh|__^l Cond cd;
h~-cnAMt Actor act;
|FP@NUX\ public :
ltg\x8w?c template < typename T >
z>A;|iL struct result_1
<6STw {
4sM9~zC5 typedef int result_type;
%uQOAe55 } ;
(4Ha'uqz .:9XpKbt do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
fI"OzIJV VxqoE]Dh template < typename T >
+&*Ybbhb typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
yP*oRV%uX {
)n{9*{Ch do
hnTk)nq5# {
myqQqVW act(t);
)Pj4_$uM }
6|B;C while (cd(t));
^"GDaMF return 0 ;
~@%#eg }
7Rl/F1G o} } ;
nPg,(8Tt YtFH@M ()ZP=\L 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
T_I ApC 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。
rvG0aqO` 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。
/?B%,$~ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
|gwGCa+ 下面就是产生这个functor的类:
>)8<d3m =
6.i.(L_S WJBwo%J template < typename Actor >
dCO7"/IHW class do_while_actor
,#8H9<O9t {
.-?Txkwb Actor act;
x#jJ
0T public :
yGE)EBH do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
3!Ca b/T %h4|$ template < typename Cond >
=(Pk7{ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
(Nn)_caVb } ;
5z@QAQ 8ps1Q2| b.mWB`59 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
G`R_kg9$ 最后,是那个do_
k!ac_}&NNv $&KiN82, m=qyPY class do_while_invoker
qLk7C0 {
3 adF) mh public :
XT{o
]S~nq template < typename Actor >
wd<jh,Y do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
=g<Y[Fi2 {
fk'DJf[M return do_while_actor < Actor > (act);
:,pdR>q%(y }
{9|S,<9 } do_;
TQsTL2a QR(j7>+J^ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
*$9Rb2}kK 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
KDu~,P] 最后来说说怎么处理break和continue
b0h >q $b 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
`V=F>s$W 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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