一. 什么是Lambda
dR/UXzrc 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
"=!QSb 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,
w1A&p TAYt: DPtyCgH b_Ky@kp class filler
J=]w$e ?.P {
Zr2QeLQC( public :
FkECY void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
B
9]sSx } ;
{78*SR { K0T%.G uJp}9B60_ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
-+I! (? <F.Ol/'h 7#|NQ=yd Sdt2D for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
&akMj@4;R s9:2aLZ{ f&cG;Y
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
3yD5u |-aj$u%~ 1aMBCh<}JN |QgXSe7 二. 战前分析
6nSk,yE'hE 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。
w)8@Tu:Q 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
+ow
^xiD o-'i)pp $ .Z2Rdlv( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
{:FITF3o /* --------------------------------------------- */
fAUsJ[ vector < int *> vp( 10 );
s*YFN#Wuc transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
ujWHO$uz! /* --------------------------------------------- */
u#UeJuO sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
!<6wrOMa O /* --------------------------------------------- */
+m7x>ie) int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
6$dm-BI /* --------------------------------------------- */
$xZk{ rK for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
f"0H9 /* --------------------------------------------- */
Y@\5gZ&T for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
o%9>elOju -MEz`7c~ S+>]8ZY x)yf!Dv5$ 看了之后,我们可以思考一些问题:
fY"28# 1._1, _2是什么?
EhUy7b,1_ 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。
CijS=- 2._1 = 1是在做什么?
n*6s]iG
V 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。
7Y*m_AhxJ 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。
i:8^:(i @>:07]Dxo imhq*f#A[ 三. 动工
l?1!h2z% 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
p+7BsW.l l{a&Zy) \mu9ikZ< XP^6*}H.* template < typename T >
7~Ga>BK class assignment
yl ;'Ru: {
^[Er%yr0 T value;
eo_T.q public :
4vQHr!$Ep assignment( const T & v) : value(v) {}
Y)*lw template < typename T2 >
ZAH<!@qh T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
#
|I@`#O } ;
8W[]#~77b enz Q}^ eztk$o 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
2,;t%GB 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
!Cy2>6v7 *pD;AU `^_: lmcDA,7 class holder
`k|nf9_ {
c-=0l)&'D= public :
^Q,/C8qeb template < typename T >
~+C#c,Nw assignment < T > operator = ( const T & t) const
uRy6~' {
L K~, return assignment < T > (t);
?mAw"Rb! }
LG|,g3& } ;
LI<5;oE; ;MJ1Q JAz;_wS(k 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:
ZO1J";>u 5l}h8So4 static holder _1;
*n'xS L Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
g\)z!DQ] R,bcE4WR" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
iP%=Wo. 而不用手动写一个函数对象。
)\;r
V'; [E~TYk; k9xKaJ%1 *]6dV' 四. 问题分析
) :@%xoF5 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。
yMkd|1 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。
/6c10}f 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
lpUtNy 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
P.B'Gh#^ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
]c2| m}I{: 1F,_L}=o1s 五. 问题1:一致性
y21uvp' 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?|
2AW{qwk7 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
q_&IZ,{Vk Vgn1I(Gj 4 struct holder
ZRm\d3x4 {
bVHi3=0{ //
|pR$' HO template < typename T >
[;AcV73 T & operator ()( const T & r) const
F8Wq&X#r {
1[`<JCFClc return (T & )r;
6{X>9hD }
.A/H+.H; } ;
}2,#[mM ItPK 这样的话assignment也必须相应改动:
3= zQ
U *KH@u template < typename Left, typename Right >
8|NJ(D-$ class assignment
"%t`I) {
r_E)HL/A Left l;
U.'@S8 Right r;
8Jj0-4] public :
3]es$ Jy assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
p'k+0= template < typename T2 >
7~nCK T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
E0]h|/A] } ;
z44~5J] \=_q{ 同时,holder的operator=也需要改动:
^(*O$N*# )6
<byO template < typename T >
|uBC0f assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
3og$'#6P {
H`lD@q'S return assignment < holder, T > ( * this , t);
"@w%TcA }
E}9ldM=]s rI+w1';C1 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。
zxUj1 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
=>\-ma+ Pm(:M:a return l(rhs) = r;
uE`|0 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。
GPLt<K!<# 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
'2$!thm ca*[n~np template < typename Tp >
yGGB class constant_t
p3FnYz-V {
(<ZkmIXN const Tp t;
1DtMY|wP public :
T}Vpy` constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
]=VS~azZ5 template < typename T >
?}v% JUcs const Tp & operator ()( const T & r) const
>TnQ4^;v. {
|;m`874 return t;
Wx)U<:^e }
fR%1FXpK& } ;
qK
vr*xlC hUvuq,LH_ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
3;S`< 下面就可以修改holder的operator=了
0(/D| M6iO8vY template < typename T >
yL
x .#kx6 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
vSC0D7BlG {
L2.`1Aag return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
.`>l.gmi& }
q,+kPhHEgy (e3Gs+; 同时也要修改assignment的operator()
TT ZxkK ;GFB@I@
template < typename T2 >
)(Mr f{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
x>,F*3d3 现在代码看起来就很一致了。
#3yw
83ic@[ 六. 问题2:链式操作
"=\_++ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
6eYf2sZ;J 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
=l2Dm 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
vd7N&c9 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
0$L0fhw. 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
!_-sTZ ;i9<y8Dha template < typename T >
Vm;Qw struct result_1
6$fnQcpJ {
~J>gVg%66 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
=Cy>$/H64 } ;
b}Hl$V(uD 1m<?Q&|m$ 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:
#>m,
Cm AOlt,MNpQ template < typename T >
=6Sj}/ struct ref
Wd`
QpW {
CnSX typedef T & reference;
s'aV q B } ;
q bZ,K@0 template < typename T >
?(/j<,m^ struct ref < T &>
EhIV(q9x {
seuN,jpt typedef T & reference;
Yl&tkSw46 } ;
FfxX)p1t SQt|(r) 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
GtM(
Y 7}'A)C>J; template < typename T >
Vvyrty typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
33<fN:J]f {
_@/C~ return l(t) = r(t);
En,)}yI }
^\[LrPqe 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。
12tJrS*Z 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
nRXSW&V"m kUg+I_j6* 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
UGmuX:@y76 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
?VZ11?u _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
k)5_1 y +5 调用divide的对象返回一个add对象。
_iGU|$a 最后的布局是:
h-La'}>? Add
O[(?.9 / \
7O+Ij9+{n Divide 5
vdH+>l / \
@Xve qUUU _1 3
S0N2rU 似乎一切都解决了?不。
(lN;xT`= 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
p<HTJ0 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
NDRW OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
XatA8(_,5 xi?P(sA template < typename Right >
^$=tcoQG assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
:J Gl>V Right & rt) const
'n^2|"$sH {
0\cnc^Z return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
1c)\ }
%Ui{=920 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
%wt2F-u 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。
A \MfF 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。
` /I bWu 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。
!f\?c7 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。
#ox9& 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?
dU ,)TKQ 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:
$bZu^d, oNuPP5d[] template < class Action >
\6SMn6a4 class picker : public Action
6.U"_% {
X(GmiH /E public :
C#Hcv*D picker( const Action & act) : Action(act) {}
(!ZQ // all the operator overloaded
Ig1lol:; } ;
1KTabj/C |jahpji6 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
a{]g+tGH 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
l_c^ .D " WYA template < typename Right >
`E} p77 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
<$jKy 3@ {
;.ysCF return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Pgn_9Y?< }
\}$*}gW[} RDs,sj/Y9? Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Y&vHOA 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
mb0n}I_AC Ky[bX template < typename T > struct picker_maker
kqVg2#<@M {
8^/+wa+G typedef picker < constant_t < T > > result;
[8F
\; } ;
LkJ$aW/ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
M`0(!Q} {
]urK$ typedef picker < T > result;
2#z=zd } ;
";PG%_( AH&9Nye8 下面总的结构就有了:
Md8(`@`o 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。
|Du,UY/ 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。
>vlQ|/C picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
r0F_; 至此链式操作完美实现。
RVc)")
hQj Q0V^PDF 0jR){G9+ 七. 问题3
T>#TDMU#Fm 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 3o^Euou +w "XNl template < typename T1, typename T2 >
;#3ekl{-g ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\s=QiPK {
IWAj Mwo return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
X_D6eYF }
f;.SSiT zzX<?6MS 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:
\Y*!f|=of 3YR *
^ template < typename T1, typename T2 >
6#<Ir @z struct result_2
]{YN{ {
!L4dUMo typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Dba+z-3Nzy } ;
B-!guf
rnY 8NnhT E 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?
"E.\6sC 这个差事就留给了holder自己。
xM&EL>m>L 1'Nh jL y:Z$LmPc< template < int Order >
z{%oJ_ class holder;
\WWG>OUh.U template <>
z4CJn[m9 class holder < 1 >
BS N6|W {
T3=(` public :
49o\^<4b template < typename T >
);=Q] > struct result_1
Q}=fVY {
s4(Wp3>3i typedef T & result;
,1,&b_ } ;
<z,+Eg template < typename T1, typename T2 >
'r~8 struct result_2
(FuEd11R {
{`a(Tl8V typedef T1 & result;
8Bq-0=E } ;
O{~KR/ template < typename T >
Fav?,Q,n typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
FtE90=$ {
^Sw2xT$p{j return (T & )r;
'}_=kp'X }
)&>L !,z template < typename T1, typename T2 >
q$F) !& typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
(}G!np {
6VC-KY return (T1 & )r1;
4iwf\# }
CA/ -Gb } ;
Uls+n@\! DE%fF,Hk3 template <>
VrVDm*AGQ class holder < 2 >
@a0Q0M {
975
_d_U public :
p+$+MeBz template < typename T >
&Y+e=1a+ struct result_1
QCWf.@n {
7SaiS_{: typedef T & result;
WVOoHH } ;
P7Xg{L&@. template < typename T1, typename T2 >
sdrWOq struct result_2
rS4%$p" {
(Ux[[ typedef T2 & result;
[,rn3C A } ;
(Izf
L1 template < typename T >
%yfE7UPS] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Y3k[~A7X {
f~q4{ return (T & )r;
L"^OdpOs }
k=`$6(>Fz template < typename T1, typename T2 >
"CBRPp typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
#BsW {
P].eAAXnP return (T2 & )r2;
}-74 f }
9mDnKW } ;
"Kq>#I'%W FI$XSG grspt} 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> >。
+pz}4M` 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
h/HHKn 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
>k;p.Pay% \%TyrY+`K return l(i, j) = r(i, j);
\^0 !|
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
=G4u#t) *1$ return ( int & )i;
P_&p=${ return ( int & )j;
nM8[ 最后执行i = j;
*GJ:+U&m[ 可见,参数被正确的选择了。
e\D|
o?v U7h(-dV
a ~opE!|m w^Ag]HZN &<Zdyf?[Ou 八. 中期总结
~>g+2]Bn>$ 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:
b# u8\H 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
$Asr`Q1i
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
g5Hr7Km 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
/OG zt R&*@@F-dx LTXz$Z] dxCPV6 XI H O*YBL [9AM\n>g 九. 简化
F?BS717qS% 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。
cDIBDC 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
6e.[,-eU 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:
UFw](%=&M 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
"(f`U. +-*/&|^等
to`mnp9Z 2. 返回引用。
N 9LgU)-Jt =,各种复合赋值等
u okc:D 3. 返回固定类型。
4x=(Zw_X 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
~KPv7WfG 4. 原样返回。
4-^[%&>} operator,
0[Eb .2I 5. 返回解引用的类型。
ykmv'a$-4 operator*(单目)
|>+uw|LtZ 6. 返回地址。
|##GIIv;i operator&(单目)
t,HFz6 7. 下表访问返回类型。
! %Ny0JkO operator[]
?aWx(dVQ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
:o8MUXH$ operator<<和operator>>
'!Wvqs pO]8
dE0 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
j_GBH8` 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
o\!qcoE2W #]Y*0Wzpfn template < typename Left >
/pykW_`/- struct value_return
y
vI<4F {
"@yyXS
r template < typename T >
J'Sm0 struct result_1
:mZYS4L~ {
`]<`$71w typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
^B]@Lr E^ } ;
;dZMa]X0 8@eOTzm template < typename T1, typename T2 >
v"!4JZ%K struct result_2
*eb-rhCVn {
>cgpaj x* typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
tJU-<{8 } ;
.zkP~xQ~ } ;
,Eu?JH&}u U(,.D}PG 6gU{(H
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
"#4dW 7E ?9xu{B>6 下面我们来剥离functor中的operator()
y{=>$C[
首先operator里面的代码全是下面的形式:
ZA820A>2! |5MbAqjzC return l(t) op r(t)
`^6 ,kI-c return l(t1, t2) op r(t1, t2)
@dEiVF`4: return op l(t)
75NRCXh. return op l(t1, t2)
AK@L32-S return l(t) op
."6[:MF return l(t1, t2) op
lr3mE return l(t)[r(t)]
E=w3=\JP return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
nc?B6IV lm0N5(XP 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:
Tv$sqVe9 单目: return f(l(t), r(t));
$[ z y return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
wT_h!W 双目: return f(l(t));
$kPHxD!" return f(l(t1, t2));
^3~e/P KM 下面就是f的实现,以operator/为例
^?GmrHC) ]l;*$2w) struct meta_divide
1[PMDS_X {
a`c:`v2o template < typename T1, typename T2 >
$B
.Qc!m static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
|J>WC}g@n {
s V
}+eU return t1 / t2;
=RKSag& }
bF-"tm } ;
VaLs`q&3> /aqEJGG> 这个工作可以让宏来做:
d)ahF[82 w0J|u'H #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
\".^K5Pm template < typename T1, typename T2 > \
E>uVofhml static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
'Jj=RAV` 以后可以直接用
Q[u6|jRt DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
>n*\ bXf 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
A9:NKY{z (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。。。)
uGVy6, Da1aI]{I I'!/[\_ 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
MaY682}|y v"O5u%P template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
e2)autBe class unary_op : public Rettype
I4c!m_sr {
{D`T0qPT[ Left l;
osP\DiQ public :
$l[Rh1z`;+ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ftbpqp' 01@t~v3!Z template < typename T >
md Gwh7/3 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Jjm|9|C, {
K[?Xm"4 return FuncType::execute(l(t));
AMCyj`Ur }
L>9R4:g ip:LcG t template < typename T1, typename T2 >
;;U:Jtn2 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9Kv|>#zff {
b[ w;i]2 return FuncType::execute(l(t1, t2));
!CY&{LEYn0 }
[iS$JG-
} ;
}JgYCsF/f 8|g<X1H{M 8y2+$ 同样还可以申明一个binary_op
dK9Zg,DZL kLP0{A template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
UQ?%|y*Kc class binary_op : public Rettype
X$n(-65 {
zu\`1W^ Left l;
6,b" Right r;
j<yiNHC public :
P 7D!6q binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
F7}-! YwDt.6(+, template < typename T >
^QXbJJ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Dm0a.J v {
n6Z|Q@F return FuncType::execute(l(t), r(t));
Y3U9:VB }
+cu^%CXT k!L@GQ template < typename T1, typename T2 >
zTm]AG|0 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^A_;#vK {
%&<LNEiUN return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
(P|pRVO }
!nf-}ze{ } ;
t+ Bf#: 8?FueAM'
GZ #aj| 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
]$iqa"{ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
3lxc4@Zmd DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
L"+$Wc[| 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
2f:^S/.A 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
evuZY X@ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
BOVPKX 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Q[4:
xkU 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
Dt}rR[yJ 下面是修改过的unary_op
_=XX~^I, 6dqsFns}e template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
cntco@ class unary_op
Hf gz02Z$ {
b7:0#l$ Left l;
s][24)99 [U{UW4 public :
%eWqQ3{P] }Fb!?['G5 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
4"?^UBr qdD)e$XW, template < typename T >
N@T.T=r struct result_1
ed!>)Cb {
vIGw6BJI typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
T]9\VW4 } ;
es:2M |#O 6QQfQ, template < typename T1, typename T2 >
tOl e>] struct result_2
u{H?4|'( {
!
NV#U typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*?p|F&J } ;
z_|oCT!6 5z$,6T template < typename T1, typename T2 >
kLSrj\6I[ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
YUWn;# {
E+95WF|4k" return OpClass::execute(lt(t1, t2));
cQNs L }
eDKxn8+(H [#^#+ |{\ template < typename T >
E>jh"|f:{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a}yXC<}$ {
g=@_Z" return OpClass::execute(lt(t));
>pL2*O^{9 }
q>!L6h5]t i^`9syD } ;
V>-b`e F'RUel_% =3xE: 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
QP@<)`1t9 好啦,现在才真正完美了。
iI1n2>V3y 现在在picker里面就可以这么添加了:
/u<nLj 1 {}~: &.D template < typename Right >
YvL?j picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Y$>-%KcKeI {
bzpFbfb return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
m!n/U-^ }
W~n.Xeu{C 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
p/6zEZ* p
zw8 T c7uG9 ~"x5U{K48S <!d"E@%v@ 十. bind
"8f?h%t 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
j V3)2C} 先来分析一下一段例子
h!@,8y[B JtKp(k& kh$_!BT int foo( int x, int y) { return x - y;}
g\fhp{gWB bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
;!>Wz9 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Xf'=+f2p 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。
`(y(w-:W1 我们来写个简单的。
p&p.Q^"ok 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
gJN0!N' 对于函数对象类的版本:
{^)70Vz>PE Pn.bVV: template < typename Func >
K+\nC)oG struct functor_trait
AEirj / {
"d/s5sP|S typedef typename Func::result_type result_type;
jR ~DToQ } ;
!v|ISyK 对于无参数函数的版本:
yY{kG2b, 66&EBX} template < typename Ret >
>zvY\{WY struct functor_trait < Ret ( * )() >
IV16d {
RSfM]w}Hq# typedef Ret result_type;
+ZsX*/TOn } ;
Z$KLl(( 对于单参数函数的版本:
D|bBu R"Liz3Vl% template < typename Ret, typename V1 >
's?Ai2=# struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Nt`b;X& {
;#+0L$<t typedef Ret result_type;
G#`\(NW } ;
_cH@I?B 对于双参数函数的版本:
b}9[s }l0&a!C template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
| $^;wP struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
U
5w:"x {
z$lF)r:Bc typedef Ret result_type;
CBT>"sYE1 } ;
|f( ~@Q: 等等。。。
|k 2" _ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
CJknJn3m& I+
l% Sn#\ template < typename Func >
^>&k]T` struct func_return
NUJ~YWO; {
Wl"0m1G template < typename T >
t G.(flW, struct result_1
ITJ q {
jn%kG ~]'Q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
F!!N9VIC } ;
o5o^TW{ w FtN+ template < typename T1, typename T2 >
V\~Wv V struct result_2
oP?YA-#nc {
OKOu`Hz@ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
yoe}$f4 } ;
imL_lw^? } ;
b;mSQ4+ mg:!4O$K iTo k[uJ} 最后一个单参数binder就很容易写出来了
`s#Hq\C 's
x\P[a template < typename Func, typename aPicker >
qOV[TP, class binder_1
CG]Sj*SA~ {
:,pSWfK H Func fn;
@ez Tbc3 aPicker pk;
K ?$#ntp public :
#C*8X+._y !LM<:kf.| template < typename T >
.0HZNWRtb struct result_1
R>@uY(>dJ {
hIv@i\` typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
(n{wg(R } ;
pI[ZBoR~ \kamcA template < typename T1, typename T2 >
)U<Y0bZA! struct result_2
)u ?' ; {
O%!5<8Xrb typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
u'A#%}3 } ;
9a$56GnW1 {NM+Oj,~' binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
KGHq rc `em9T oJV template < typename T >
SF]@| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[ee%c Xo {
+A_J1iJ< return fn(pk(t));
H(^bC5' }
$3+PbYY template < typename T1, typename T2 >
m(OvD! typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;(6g\'m {
Rs& @4_D return fn(pk(t1, t2));
~q +[<xR\ }
:7N3N } ;
8
(jUe 4B+9z^oQ _1Z=q.sC 一目了然不是么?
lt'I,Xt 最后实现bind
Eu<1Bse; Mq%,lJA\ 7YWNd^FI
V template < typename Func, typename aPicker >
HHk)ZfWRo picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
2i#Sn' 1 {
(kBP(2V return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
?|;yVew }
5-u=o)> u<ySd? 2个以上参数的bind可以同理实现。
AF\T\mtvRm 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
C"T1MTB J<n+\F-s 十一. phoenix
;+ "f Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
LS>G4
] =8G&3 R for_each(v.begin(), v.end(),
mZk0@C&:6 (
1m<RwI3s do_
qUF'{K [
eKZ%2|+j!7 cout << _1 << " , "
|w}w.% ]
6`01EIk .while_( -- _1),
hm$X]H`uMX cout << var( " \n " )
^{@![' )
n7LfQWc );
DR9: _ jD,Baz< 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:
Doze8pn 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
/Wk9-uH operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
9|'B9C 那么我们就照着这个思路来实现吧:
}71LLzG`/ /Poet%XvRx (3vHY`9 template < typename Cond, typename Actor >
&7?R+ZGo class do_while
DsD zkwJE {
y k161\ Cond cd;
)(Iy<Y?# Actor act;
1pp -=$k public :
WUdKLx%F template < typename T >
e=P struct result_1
JYqSL)Ta*t {
C}g9'jY typedef int result_type;
XdgUqQb} } ;
Hq &"+1F \~rlgxd do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
"+ "{+k5t 1nj(hg template < typename T >
`<\}FS`' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<T?oKOD ] {
OqhD7 + do
6V9doP ]i {
&`|:L(+ act(t);
n
?[/ufl }
Zzua17
while (cd(t));
&6 -k#r return 0 ;
4tA_YIv
}
rk2xKm^w } ;
}|)R
2 mjV~ lB8il2& 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
p(SRjQt 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
JD>d\z2QC 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
[ Mg8/Oy 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
2pHR_mrb 下面就是产生这个functor的类:
,n,RFa I 1d0iU yKagT$- template < typename Actor >
=?0lA_
0 class do_while_actor
$L4/I !Yf {
B=L&bx Actor act;
j'%4{n public :
iItcN;;7 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
q*jNH\| c{ZY,C&< template < typename Cond >
BI[JATZG picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Uh}seB#mJj } ;
d87vl13 PrQ?PvA<L vEM(bT=H 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Zx }&c |Q 最后,是那个do_
Z]w#vLR vQV K$n` $>M<j class do_while_invoker
XhzGLYb~I` {
Rn%N&1
Ef public :
Ko>&)%))$X template < typename Actor >
f67NWFX do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
}0hL~i {
N<|$h5isq return do_while_actor < Actor > (act);
Q~D`cc|] }
|iFVh$N } do_;
gxPx&Z6jF O^>jdl!TZ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
_:n b&B 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Gm`}(;(A 最后来说说怎么处理break和continue
TOF
'2&H 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。
vh!v
MB}} 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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