一. 什么是Lambda
?PSJQ3BC| 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
:OKU@l| 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,
I9ZJ"29 j>I.d+ s$3WJ'yr e~1$x`DH class filler
77/j}Pxh {
}C'h<%[P public :
0l'"idra void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
ugy:^U } ;
qDK\MQ! cx_$`H sUl
_W"aQ 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:
95IR.Qfn! Rq[VP# QUb#84 H1or,>GoO for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
;\],R.! (L
8V)1N ] <y3;T\~ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
pKzrdw-! [ApAd @wTRoMHPQ 2tMa4L%@C 二. 战前分析
~&7 *<`7{ 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。
PBY;SG~ 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
SrT=XX, 6xW17P KkPr08 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/zTx+U.\I /* --------------------------------------------- */
oFDJwOJ'Bj vector < int *> vp( 10 );
!4"<:tSO transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
jlM%Y
ZC /* --------------------------------------------- */
[E:-$R sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
rXF=/ /* --------------------------------------------- */
(@3?JJ]1 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
hNL_e3 /* --------------------------------------------- */
Wg[ThaZ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
p8X$yv /* --------------------------------------------- */
$1.l| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
pcO{%]?p HI!bq%TZ4 dx)v`.%V
3F\UEpQ 看了之后,我们可以思考一些问题:
w@ $_2t 1._1, _2是什么?
x)prI6YMv\ 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。
yoVN|5 2._1 = 1是在做什么?
[h@MA| 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。
`\Hs{t] 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。
x-Fl|kwX.5 QV*W#K\7q qy,X#y'FuE 三. 动工
e=4k|8 G 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
MtXd}/ Jh`6@d .{Df"e> >vk?wY^f template < typename T >
9 Xx4,#? class assignment
S+M:{<AR {
n||!/u)* T value;
<^YZ#3~1T public :
nH(Hk%~ assignment( const T & v) : value(v) {}
fud Lm template < typename T2 >
fS- 31<? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
h@D</2> } ;
.ta*M{t G{{Or SO}en[()O 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
m9li% p 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
HHaerc O\[Td BGZvgMxLJ /u N3"m5i class holder
QAK.Qk?Qu {
R WK##VHK public :
Dwi[aC+k template < typename T >
:rX/ILAr assignment < T > operator = ( const T & t) const
n$YCIW)0 {
'P,F)*kh return assignment < T > (t);
WgC*bp{ }
CJ
9tO#R } ;
]J6+nA6)
bmu<V1[W a FrVP 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
xrky5[XoD 2z=GKV static holder _1;
zFk@Y Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
YcJ2Arml js8GK for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
"K*+8IO2 而不用手动写一个函数对象。
WX9pJ9d )bPF@'rF2 -"Q[n,"Y d8T,33>T 四. 问题分析
#p^r)+\3= 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
g+iV0bbT 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
`%M}
:T 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
~*Ir\wE 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
.`Ts'0vVy 下面我们可以对这几个问题进行分析。
h8uDs|O9n u:7=Yy
: 五. 问题1:一致性
_ Oe|ZQ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
gDJ@s
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
UZUG?UUM .1C|J struct holder
rO`nS<G {
|;B
'C# //
\ml6B6 template < typename T >
DLrG-C33 T & operator ()( const T & r) const
6lc/_&0 {
F ttny] return (T & )r;
4ng*SE_ }
P$|DiiH } ;
mmn1yX:d ,w/f:-y 这样的话assignment也必须相应改动:
6uH1dsD L5*,l`lET template < typename Left, typename Right >
"yCek class assignment
A*:(%! {
|fk,&5s Left l;
@9rmm)TZ Right r;
B<Ynx_95 public :
V-(LHv assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8@a|~\3- template < typename T2 >
ljrA^P,>P T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
?ixzlDto\ } ;
#2!M+S 7TQh'j 同时,holder的operator=也需要改动:
8c'0"G@S %KmB>9 template < typename T >
_(\\>'1q! assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
|KFWW {
\'L6m1UZ% return assignment < holder, T > ( * this , t);
D{,B[5 }
" lf_`4 ]41G!'E= 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。
uhLg2G^h 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
^JMSe- :6z0Ep" return l(rhs) = r;
BVC{Zq6hi 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。
Fq5);sX= 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
cF[[_ B|O/h!H. template < typename Tp >
qt}[M|Q^r class constant_t
yf=ek== {
9e Dji, const Tp t;
>P=xzg79 public :
@$79$:q N constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
j1>77C3 template < typename T >
^~5tntb. const Tp & operator ()( const T & r) const
NoJo-vo* {
-7">A~c return t;
MQ>vHapr }
'+X9MzU*\ } ;
EVj48 uBks#Y*3$ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
^tuJM: 下面就可以修改holder的operator=了
ANCgch\ {Pg7IYjH template < typename T >
V]PTAhc assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
$XI5fa4Tt {
pKMf#)qm return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
"7)F";_(^ }
ryx<^q @ec QVk 同时也要修改assignment的operator()
r\[HR ^` )M]4p6Y template < typename T2 >
BsB}noN} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
U&Ay3/ 现在代码看起来就很一致了。
\+MR`\|3 y Ht63z8' 六. 问题2:链式操作
,[bcyf 现在让我们来看看如何处理链式操作。
d<6L&8)< 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。
_jZDSz|Yb 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。
Q$,8yTM 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。
>CPkL_@VZ= 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
IHo6& %1HW
) 7 template < typename T >
xm YA/wt8 struct result_1
cp?`\P {
mc(&'U8R0I typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
YQN=.Wtc } ;
J&a887 o D*
' 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:
=-`+4zB\ XE$eHx3; template < typename T >
]V@!kg(p8 struct ref
{=g-zsc]K {
?EX'j
> typedef T & reference;
8d)F# } ;
[1nI%/</> template < typename T >
fJE ki>1 struct ref < T &>
ooZ7HTP| {
$zmES tcm typedef T & reference;
v,|;uc+ } ;
FcW ?([l Vn/6D[}Tu 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
&7DE$ S Ya9uu@F template < typename T >
q]Qgg typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
i]$d3J3 {
V7[qf " return l(t) = r(t);
C#I),LE|d{ }
;#~
!`>n? 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。
(tq)64XVz 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
9D#PO">| "4tRy9q 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
*h =7:*n _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
7OWiG, _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
$e*Nr=/ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
~4`wfOvO 最后的布局是:
2%8N<GW.F Add
*Nt6 Ufq6 / \
4UL-j Divide 5
I$mOy{/# / \
Ew:JpMR _1 3
XbH X,W$h 似乎一切都解决了?不。
_u:#2K$ 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。
IWT##']G 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。
Xj/X. 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:
>Le
mTr Dea;9O template < typename Right >
e8lF$[i assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Q49|,ou[H Right & rt) const
[#Yyw8V#< {
vl*RRoJ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
S,8zh/1y }
FD@! z
: 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
k2@IJ~ 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。
P!O#"(r2] 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。
kDv)g 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。
hsE!3[[ 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。
}]s~L9_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?
*TXq/
3g 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:
R*[ACpxr Zka;}UL&Q template < class Action >
g]ihwm~ class picker : public Action
,5\n%J: {
Z9sg6M@s public :
8@qahEgQ picker( const Action & act) : Action(act) {}
MoX*e // all the operator overloaded
nK|"; } ;
WWe.1A, Ka{Iue Ss 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。
R#ZDB]2 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:
Yj"UD:p X!
]~]%K$y template < typename Right >
#YNb&K
n picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
-Qgfo|po {
hW},% return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
7 Ow7| }
=0:hrg+Zgx ~xJD3Qf Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
OS9v.pz 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。
[)Ge^yI7 r"Bf@va template < typename T > struct picker_maker
_xC~44 {
-12v/an]L7 typedef picker < constant_t < T > > result;
1=D!C lcb } ;
lR(&Wc\j template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
67g/(4 & {
qQ_B[?+W typedef picker < T > result;
iBi/9 } ;
p&\uF#I;
B 3h<K} 下面总的结构就有了:
m,KY_1%M 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。
;PHnv5 x@f 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。
0I _;?i picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
-?(RoWv@X& 至此链式操作完美实现。
wLO/2V}/ Qm-P& g- gky_]7Av 七. 问题3
'I P!)DS 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。
z%KChU qb<gh D=j template < typename T1, typename T2 >
s_[?(Ip{ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
S3<v?tqLr {
b#m47yTW9< return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
X"0Q) }
f/B--jq ~4^e a 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
g3Q #B7A yS43>UK_W+ template < typename T1, typename T2 >
b?$09,{0 struct result_2
8j$q%g {
6vA5L_ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
yR!>80$j } ;
R3PhKdQ" +{I\r| 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?
'KL(A-}! 这个差事就留给了holder自己。
\\qg2yI ?*@h]4+k' dF,FH- template < int Order >
5^dw!^d class holder;
`R> O5Rv template <>
1fy{@j(W class holder < 1 >
=FbfV*K9 {
E;4a(o]{t public :
RFC;1+Jn template < typename T >
fz&}N`n struct result_1
;x#>J +QlG {
A-io-P7qyj typedef T & result;
NIfc/% } ;
#dft-23 template < typename T1, typename T2 >
JK(&E{80 struct result_2
$VA4% 9 {
6S<$7=$= typedef T1 & result;
6bGD8; } ;
%awS* template < typename T >
"v1(f| a typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
]G B}, {
AE711l- return (T & )r;
ASvPr*q/ }
3$8}%?i template < typename T1, typename T2 >
="DgrH typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ttnXEF {
ge[i&,.&z return (T1 & )r1;
?5Fj]Bk] }
0Nu]N)H5<l } ;
,&=`T7i _iu|*h1y template <>
rieQ&Jt" class holder < 2 >
[}2.CM {
N:: ;J public :
"{_"NjH template < typename T >
co3 ,8\N0 struct result_1
)9r%% # {
1Q5<6*QL" typedef T & result;
([Aq } ;
ry
?2 o! template < typename T1, typename T2 >
@:&+wq_>A^ struct result_2
O[y`'z;C {
4AYc8Z#' typedef T2 & result;
Xoy 1Gi? } ;
zq.&Mw? template < typename T >
]3xa{h~4 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
=]a@)6y {
%7#Zb ' return (T & )r;
{*<C!Qg }
bJm0 template < typename T1, typename T2 >
~ ""MeaM8[ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
q4i8Sp> {
j6vZ{Fx;w return (T2 & )r2;
$:[BB,$ }
0*?XQV@ } ;
yV/ J( SN(=e#ljE noA\5&hqW 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> >。
)6&\WNL-x 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
pT@!O}'$ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
wsrx|n[] V|\A? return l(i, j) = r(i, j);
DA$Q- 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
^Nw]'e3 rfRo*u2" return ( int & )i;
N[bN"'U/1 return ( int & )j;
eC?/l*gF3 最后执行i = j;
rR@n>
Xx 可见,参数被正确的选择了。
J&:W4\ m $
bNe0
Hi_Al,j: RYl3txw _[i=TqVmf 八. 中期总结
!rg0U<bO! 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:
q7&yb.<KD. 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
I#t9aR+& 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
.)>/!|i 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
N&APqT {(}w4.! =t$mbI SU
O; `u~ yvWzc
uL# 九. 简化
0DB<hpC:5 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。
BhW]Oq& 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
|Xm4(FN\ 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:
;"Y;l=9_ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
hlFU"u_ +-*/&|^等
R}w wC[{ 2. 返回引用。
d Zz^9:C+ =,各种复合赋值等
9/daRq$ 3. 返回固定类型。
hcd>A vC8 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
(1SO;8k\ 4. 原样返回。
_8li4;F operator,
Mc7 <[a 5. 返回解引用的类型。
v?D
kDnta operator*(单目)
W(a'^
#xe 6. 返回地址。
62)lf2$1 operator&(单目)
QP5:M!O<) 7. 下表访问返回类型。
xrVZxK:! operator[]
S~rVRC"<xo 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
aC yb-P operator<<和operator>>
"gN* J)!x R%N#G<^R 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。
V> a3V' 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
{<}I9D5 CDW(qq-zD template < typename Left >
EB2^]? struct value_return
[wio/wc {
).+xcv template < typename T >
t7oz9fSz=? struct result_1
rfXF 01I {
!|<f%UO typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
*K jVPs } ;
pmW6~%}* _X%6 +0M
template < typename T1, typename T2 >
H"FflmUO struct result_2
I"cQ5gF?A {
x-V' 0-#U> typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
lv\F+?]a } ;
+?j?|G } ;
ADyNNMcx Tt <-<oyU. _WDBG 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
0J:U\S <[3lV)~t 下面我们来剥离functor中的operator()
UQ$\
an' 首先operator里面的代码全是下面的形式:
;%rs{XO9 oX2DFgz return l(t) op r(t)
lYZ@a4TA return l(t1, t2) op r(t1, t2)
GrLM${G return op l(t)
c(Uj'uLc return op l(t1, t2)
U)`3[fo return l(t) op
cB|Cy{% return l(t1, t2) op
SJ@8[n.x return l(t)[r(t)]
yToT7 X7F7 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
e1`)3-f +%e%UF@ 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:
h2/dhp 单目: return f(l(t), r(t));
K^,&ub.L) return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
cu479VzPx: 双目: return f(l(t));
Ql#W
/x,e return f(l(t1, t2));
1(:b{Bl 下面就是f的实现,以operator/为例
3d#9Wyxs U=c5zrs struct meta_divide
^b"x|8 {
OP|.I._I template < typename T1, typename T2 >
dEQReD static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
|%:qhs, {
)~?S0]j} return t1 / t2;
[al(>Wr9 }
6zp@#vYI } ;
6"7:44O;G (!_X:+0_ 这个工作可以让宏来做:
r>@ B+Xi P,$[|)[E #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
PtRj9TT template < typename T1, typename T2 > \
4[5lX C static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
U5On-T5 以后可以直接用
=0PNHO\gl DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
^B<PD] 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
=0C l (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。。。)
q*F~~J!P ]} 5I>l \]f5 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
mJGO)u& V(lK`dY template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
GG@I!2,_ class unary_op : public Rettype
YoV^xl6g {
7zJrT5 Left l;
lnS\5J public :
Eo7 _v unary_op( const Left & l) : l(l) {}
oN&rq6eN o7c%\v[ template < typename T >
@H3 s2| typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}{#;;5KrB {
ONr?.MJ6j return FuncType::execute(l(t));
|z!q
r}i }
Q
QsVIHA wL8bs-
U template < typename T1, typename T2 >
(1kn): typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'uP'P# {
d$"G1u~% return FuncType::execute(l(t1, t2));
jpYw#]Q }
f H#F"^A } ;
g)Vq5en* "%.|n| =RW*
%8C 同样还可以申明一个binary_op
<t?x 'r?@ lQp89*b?=U template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
AND7jEn class binary_op : public Rettype
R\9>2*w {
dT0^-XSY Left l;
vWqyZ-p,q Right r;
vI
pO/m.3 public :
3t"~F%4-} binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
nR,Qm=; <O,'5+zG% template < typename T >
++Rdv0~ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T =eT^?v {
?VMi!-POE return FuncType::execute(l(t), r(t));
G zJ9N` }
{+@ms$z q5:0&:m$4$ template < typename T1, typename T2 >
wo7N7R5 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
AI^AK0.L {
oTq%wi6 _ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
ILkjz^ }
4)z3X\u|Z2 } ;
T8,k77 ALE808;| D:YN_J"kV 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
l1-4n*fU 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
-vv
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
$:%*gY4~76 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。
5z9r S< 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
T!m42EvIvE 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。。。
$\0cJCQ3 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
jHkyF`<+ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
fap|SMGt 下面是修改过的unary_op
9l]UE0yTL/ v?Z'[l template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
w$DG=! class unary_op
]yyU)V0Iu {
c0!Te'? Left l;
?Ia4H /p"U public :
g6rv`I$l RE ![O unary_op( const Left & l) : l(l) {}
iyA*JCD 7j@^+rkr3f template < typename T >
LFEp struct result_1
/`7 I K {
E0sbU<11 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
"_nX5J9 } ;
pj!k|F9 W@:^aH template < typename T1, typename T2 >
]h #WkcXQ struct result_2
GIl:3iB49 {
|RHO+J typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^K7q<X , } ;
keT?,YI C#A@)> template < typename T1, typename T2 >
)v${&H typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&tlR~?$e* {
,DE(5iDS return OpClass::execute(lt(t1, t2));
'b LP~ }
Eem 2qKj Ix( 6 template < typename T >
i
FC"!23f typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=^BqWC2~ {
o8w-$
Qb return OpClass::execute(lt(t));
Nawp t% }
$@_YdZ! l0gH(28K } ;
6tOP}X n
(OjjRm y.jS{r". 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
QH& %mr.S 好啦,现在才真正完美了。
qsI{ b<n 现在在picker里面就可以这么添加了:
|!$ Q<-]f p])D)FsMB template < typename Right >
{&u Rd?( picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
M#=Y~PU {
fy9uLl}h return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
vad|Rp l }
iYkRo>3!QX 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。
"EJ\]S]$X OZ eiHX! 8r2XGR ,yTN$K%M {\P?/U6~f 十. bind
q A.+U:I8 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。
G"}qV%"6" 先来分析一下一段例子
)$MS
0[? Jm?l59bv
v i:g{{Uuv int foo( int x, int y) { return x - y;}
w#W5}i&x bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
AdDQWJ^r bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
t$aVe"uM 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。
6!*K/2:O 我们来写个简单的。
OMl8 a B9 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
0 9tikj1 对于函数对象类的版本:
!$xzAX,
Q%rVo4M#2 template < typename Func >
#1MKEfv(~ struct functor_trait
[.M {
TLy;4R2Nn typedef typename Func::result_type result_type;
&q.)2o#Q. } ;
O ,l\e3; 对于无参数函数的版本:
&u&2D$K,tp O2C6V>Q; template < typename Ret >
] OUD5T struct functor_trait < Ret ( * )() >
$H4=QVj6 {
6KVV z/ typedef Ret result_type;
ki#y&{v9Be } ;
K/DH
/
r 对于单参数函数的版本:
#U\$@4D t/ A:k template < typename Ret, typename V1 >
Pv#KmSA9 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
6s'[{Ov {
VZ;@S3TS typedef Ret result_type;
O)l%OOv } ;
4>l0V< 对于双参数函数的版本:
&/HoSj>HS ;D:=XA% template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
)#C_mB$-# struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
S45'j(S= {
<Uf|PFVj$ typedef Ret result_type;
Ks|gL#)*Ku } ;
-P2 @mx% 等等。。。
{d8^@UL 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
NOV.Bs{
yL 8:~b
&> template < typename Func >
miPmpu! struct func_return
8`a,D5U: {
S3; lKr template < typename T >
\{lE0j7}h struct result_1
hX&-/fF+f {
!`Le`c typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
CK=ARh#|
} ;
Vfb<o"BQk @?m+Z"o|z template < typename T1, typename T2 >
CDJ$hu struct result_2
Il|GCj*N {
^[0"vtb typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
STw oYn } ;
2f `&WUe } ;
QJQJR/g D_Guc8* >cTjA): 最后一个单参数binder就很容易写出来了
R^uc%onP rj}(muM,R template < typename Func, typename aPicker >
D6Dn&/>Zp class binder_1
Rw/Ciw2@? {
nVNs][ Func fn;
_$!`VA% aPicker pk;
pVY4q0@ public :
D]jkR} t gbJG`zC>U template < typename T >
!h?=Wv
==] struct result_1
YKNb59k {
uO"y`$C$_ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
/Ad6+cY } ;
v3~FR,Kl \PzN XQ$ template < typename T1, typename T2 >
NfOp=X?Y struct result_2
[Q|M/|mnR1 {
9Kx<\)-GMD typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*G\=i
A } ;
>C:If0S4X EPv%LX_j binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
b1H7 URLk9PI template < typename T >
w?*jdwh,' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
N70zjy4?fL {
n? }5! return fn(pk(t));
jK e.gA }
_%;M9Sg3 template < typename T1, typename T2 >
3h LqAj typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
72u db^ {
:1*zr return fn(pk(t1, t2));
zx7#)* }
sLZ>v } ;
8sH50jeP B O]=vH v"/TmiZ 一目了然不是么?
ZOC#i i`: 最后实现bind
F'rt>YvF QTfu: m{
RvR:e| template < typename Func, typename aPicker >
d[S#Duz<& picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
r
3|4gG {
'd+:D' return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
i0iez9B
}
.N!{ U 6W$rY] h! 2个以上参数的bind可以同理实现。
[1Uz_HY["3 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
i_NJ -K fQP,= 十一. phoenix
0`6),R'x Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
rtus`A5p ![).zi+m for_each(v.begin(), v.end(),
+O4( a. (
ZJ9x6|q do_
7pP+5&* [
95[wM6?J cout << _1 << " , "
bb}?h]a ]
IqNpLh|[ .while_( -- _1),
rpSr^slr cout << var( " \n " )
k8
u%$G )
m9woredS, );
>gnF]< qfa}3k8et 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:
~o i)Lf1 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
l0:5q?g operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
ld95[cTP 那么我们就照着这个思路来实现吧:
1#q^uqO0 jFG5)t<D EavX8r template < typename Cond, typename Actor >
S*xhX1yUi class do_while
X>{p}vtvf> {
R5gado Cond cd;
xG8`'SNY Actor act;
0U%Xm[: public :
|/*pT1(& template < typename T >
/LF3O~Go struct result_1
C 0>=x{,v {
fx]eDA|$e typedef int result_type;
nc&Jmo7 } ;
HA1]M`& O)1E$#~ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
E23w *'] JtFiFaCxY template < typename T >
S~> 5INud typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ZtR&wk {
26 ?23J
; do
St2Q7K5s{ {
0E1=W6UZ act(t);
Z}+yI, }
6"+8M 3M l while (cd(t));
Y1WHy*s? return 0 ;
!LiQ 1`V{ }
-;U3w.- } ;
EX+,:l\^ n]v7V&mj\ H]]c9`ayt 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
~z`/9; 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。
eC;!YGZ 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。
J.W Ho
c 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。
T/NjNEd# 下面就是产生这个functor的类:
LXNQb6! }PZ=`w*O 79wLT\& template < typename Actor >
_ eiF@G class do_while_actor
8%-%AWF] {
Hd374U<8]T Actor act;
BGzO!s*@j public :
hlC%HA do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
]-a{IWVN FT(iX`YQ template < typename Cond >
Cg3ODfe picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
H-2_j } ;
9n 6fXOC 3q?5OL^$ q]XHa ," 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
fhr-Y'
最后,是那个do_
)!sa)\E? e#khl9j*bt Wcn[gn< class do_while_invoker
[ f34a {
^K;hn,R= public :
"H?QqrKx template < typename Actor >
+Vy_9I(4Z do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
0;<OYbm3< {
cgN>3cE return do_while_actor < Actor > (act);
auL^%M|$R }
|Euus5[ } do_;
Pr/]0<s 'evv,Q{87 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
]"h=Qc 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
)x[HuIRaa 最后来说说怎么处理break和continue
-TS?
fne) 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。
bE4HDq34 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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