一. 什么是Lambda
amY\1quD| 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
r|>a;nY 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,
* vMNv ,AO]4Ec #A '|O\RGP %8a886;2 class filler
Rg!Fu {
3j
iSvrfI public :
q`8M9-~ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
*>a+`|[1* } ;
\Gk4J< G$B( AWL udV.$N 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:
DcQ[zdEz+ _z$lg]q =E?!!EIq. l"#}g%E for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
SCZ6:P"$qX Gz9w1[t Uz`K#Bz
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
?Q]{P] Uczb"k5 D~i m1h;> [8o!X) 二. 战前分析
^gK8
u]> 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。
;QA`2$Ow 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
!u0qF!/W
1UHStR u&!QP4$"z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
v&NC` dVR /* --------------------------------------------- */
JToc("V vector < int *> vp( 10 );
,(6U3W*bu transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
w K_I" /* --------------------------------------------- */
%6vf~oG sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
8d90B9 /* --------------------------------------------- */
*P#okwp int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
i+2fWi6Z+ /* --------------------------------------------- */
19u'{/Y" for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
}T}9AQ}| /* --------------------------------------------- */
}CiB+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
\UdHN=A& 8e`'Ox_5a gRk%ObJGqm QeK@++EVc 看了之后,我们可以思考一些问题:
xMAfa>]{n 1._1, _2是什么?
3=reN6Q 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。
5w\>Whbd 2._1 = 1是在做什么?
rHir>
p 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。
vakAl; 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。
x2|YrkGv N6"b
OxJ( +wAH?q8f 三. 动工
kIb)I(n 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
0wxlsny? ],lrT0_cT ^r u1QDT 1<y|, template < typename T >
GWNLET class assignment
y|BRAk&n {
H8V${&!ho T value;
5Iv3B|u public :
wF +9Iu assignment( const T & v) : value(v) {}
IA\CBwiLj template < typename T2 >
D;pfogK @ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
+bG^SH2ke } ;
lG\6z"K \GL!x 7s1A 6*] g)m 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
F__j]}? 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
~nQv
yM!$ mVg$z r[
UZHX5+S j4ARGkK5B class holder
i`]-rM%J# {
i'GBj,: public :
#1INOR9 template < typename T >
MZyzc{c, assignment < T > operator = ( const T & t) const
i8F^ N= {
U*G8}W return assignment < T > (t);
P8hA<{UFS\ }
z=}@aX[ } ;
+d7sy0 .AIlv^:|U w4m-DR5 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
^sLnKAN PGaB U3 static holder _1;
^BDM' Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
DAZzc :1Aj s*"Yi~ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
FtaO@5pS54 而不用手动写一个函数对象。
,/d
R Xz,-' fOE8{O^W vdwh59W 四. 问题分析
YL(7l|^! 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
rTBrl[&,q' 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
AOT +4*)% 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Pm2T!0 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
@8IYJ{= 下面我们可以对这几个问题进行分析。
pF)}< <C 8Iz-YG~%3 五. 问题1:一致性
I!
s&m%s 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
K"p$ga{ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
>C6wm^bl N|Cx";,|FZ struct holder
(&n4^tJ+_ {
XkB^.[B //
\,:3bY_d template < typename T >
?vHow$ T & operator ()( const T & r) const
Z3:M%)e_u$ {
~Wh}W((L return (T & )r;
Irk@#,{< }
.rfufx9Sw } ;
TTg>g~t` (C<~:Y?% 这样的话assignment也必须相应改动:
h'{}eYb+ :K%{?y template < typename Left, typename Right >
'b#`)w@/= class assignment
nWTo$*>W {
\(y6o}aW Left l;
[ \I&/?On Right r;
vmI2o'zi public :
Ql1HaC/5)- assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
adHZX template < typename T2 >
]= 2wQ8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
=@#[@Ia } ;
DqgYc[UGA \Y)pm9! 同时,holder的operator=也需要改动:
]+1?T)<! !PN;XZ~{ template < typename T >
!Vtt.j &4 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
/O"IA4O {
.C
avb return assignment < holder, T > ( * this , t);
HGuY-f }
K6#9HF'2I >KjyxJ7 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。
ahagt9[,:F 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
\Mk;Y 7U#`^Q} return l(rhs) = r;
wGd4:W 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。
@\[UZVmBw 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
hg}Rh liEb(<$a template < typename Tp >
> QwZt class constant_t
%B^nQbNDM {
>|<8QomD const Tp t;
fH_G;#q public :
P8DT2|Z6f] constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
VKtrSY}6T template < typename T >
5 pNbO[ const Tp & operator ()( const T & r) const
IY@) {
%|(~k*s4 return t;
gi::?ET/. }
zV)Ob0M7U } ;
9*!C|gC9Ia 3c5=>'^F 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
vkE[Ur> 下面就可以修改holder的operator=了
QJFx/zU L@*0wx`fU template < typename T >
<y${Pkrj assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
OtuOT=% {
&*TwEN^h return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
27b7~! }
l6b3i
v, uMm/$#E 同时也要修改assignment的operator()
846j<fE 4;;F(yk8 template < typename T2 >
Zmf\A T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
]JQk,<l5E 现在代码看起来就很一致了。
;^)(q<] c1j) 六. 问题2:链式操作
/kL X
f_ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
azMrY< 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
q|J3]F !n 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
v'`9^3(- 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
A3%s5`vNvH 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Fy-+? ~ WXj}gL` template < typename T >
fRo_rj _ struct result_1
eWO^n>Y {
gvYib`# typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
|RQ19m@ } ;
E^S[8= 3=xb%Upw 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
't=\YFQ*v !pI)i*V| template < typename T >
Oqzz9+ struct ref
rkA0v-N6v {
GW$(E*4q typedef T & reference;
| ]`gps } ;
P[PBoRd2 template < typename T >
)AOD~T4s7 struct ref < T &>
&)L2a) {
0N.tPF} typedef T & reference;
H<|I&nV } ;
yvo~'k#c 6~\z]LZ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Sv.z9@S {O*<1v9< template < typename T >
}*l V typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
2X2,(D! {
) F 6#n&2 return l(t) = r(t);
]H7_bix }
l|-1H76 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。
ITh1|yP 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Lys4l$J] 2XrPgq' 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
S4kGy}{+i _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
B M{GSX _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
N)A?*s'v~ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
/B"h#v-o 最后的布局是:
0B)l"$W[)/ Add
k%#`{#ni / \
KC o<% Divide 5
<Fb3\T L / \
dC@aQi6{6 _1 3
cs`/^2Vf"# 似乎一切都解决了?不。
c+AZ(6O?\ 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。
UC^&&
2maI 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。
';??0M 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:
=nOV!!
,.tT9?
m template < typename Right >
*Id$%O assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
1d!7GrD F
Right & rt) const
ed*Cx~rT {
{
yU1db^ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
VE^NSkOa& }
(6z^m?t? 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
7P9n.
[ 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。
S5d:?^PGg 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。
Mm-FdP
m 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。
>b,o yM 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。
k(o[T),_%0 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?
(?xGlV`n 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:
FQB)rxP `LH!"M template < class Action >
;6t>!2I>C class picker : public Action
dra'1E {
$-"AMZ899 public :
m3
; picker( const Action & act) : Action(act) {}
y?<[g;MuT // all the operator overloaded
b>E%&sf } ;
~j3B' WM: ~P$%cx 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。
|8&AsQd 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:
#`:s:bwM: gB&]kHLO template < typename Right >
93x.b]]" picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
[V{JuG;s {
<qZXpQ# return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
xC`Hm?kM }
/V~L:0% MTb}um.($ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
*x`z5_yfO 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。
2iI"|k9M :84ja>`c template < typename T > struct picker_maker
CB_(9T72H {
'15j$q typedef picker < constant_t < T > > result;
/}2
bsiJT } ;
yNc>s/ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
jp8=>mk {
o}v #Df typedef picker < T > result;
7EY~5U/4 } ;
aen(Mcd3bg XZcsx 下面总的结构就有了:
tA#X@HIE functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
,9|% picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
KwPJ0
]('_ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
.`Z{ptt> 至此链式操作完美实现。
'`"LX!"ZO @M#2T FtM7+>Do. 七. 问题3
<tf4j3lwH 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
z(.$>O&6H $@x3<}X; template < typename T1, typename T2 >
kSU5
} ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
J}jK_ {
\2_>$:UoV return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
:1_hQeq }
PC\Xm,, [w=x 0J& 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:
r{\cm
Ds @kvp2P+O template < typename T1, typename T2 >
?[RG8,B struct result_2
e7,iO#@:m {
,Lv}Xku typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
cnLC> _hY } ;
*Z{$0K 3
%DA { 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?
C| Mh<,~E 这个差事就留给了holder自己。
$nn~K FT|*~_@ Xid>8 template < int Order >
{)b`fq class holder;
.kC}. Q_ template <>
!ox &` class holder < 1 >
&51/Pm2O {
E*(Q'p9C public :
44%H? ,d template < typename T >
jQb=N%5s struct result_1
H~ks"D1 {
GC4$9q}C4Z typedef T & result;
%i.|bIhmm } ;
bzJKoxU template < typename T1, typename T2 >
n|,Es!8:o struct result_2
V ?_%Y<|L {
ZM|>Va/X typedef T1 & result;
\&TTe8 } ;
J&3;6I
& template < typename T >
..~{cU4Tt typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
@W.`'b- {
iGha pD return (T & )r;
ED?s[K }
il#rdJ1@t template < typename T1, typename T2 >
I[4E? typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
PN.6BJvu {
I7uYsjh@u return (T1 & )r1;
UoLO#C0i }
;JZXSM-3 } ;
wZC'BLD >^ Y9p~ template <>
mdZELRu class holder < 2 >
plf<O5' {
5=?&q 'i public :
SHGO; template < typename T >
:w];N|48s struct result_1
/C(L(X {
H!Od.$ZIX typedef T & result;
p0tv@8C> } ;
;=7z!:) template < typename T1, typename T2 >
Olno9_' struct result_2
#E ~FF@a {
AH7k|6ku<* typedef T2 & result;
.Yf
h* } ;
a>kDG <.A template < typename T >
1z`,*eD7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
+p[~hM6? {
>u4e:/5] return (T & )r;
<G&v }
Q0--.Q=:Y template < typename T1, typename T2 >
m!2Dk#t typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
gON6jnDO {
ryT8*}o return (T2 & )r2;
=QC^7T }
Yn#8uaU } ;
w %zw+E [D,:=p` ]lo1Kw 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> >。
Ax%BnkU 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
x3P@AC$\ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
9s!/y iP5 s +GF-kJ* return l(i, j) = r(i, j);
6+FON$8 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
5_`}$"<~ vqs~a7E-P return ( int & )i;
c]]F`B return ( int & )j;
-hzza1DP 最后执行i = j;
c`+ITNV 可见,参数被正确的选择了。
&8pXkD#A W<4\4 O)Qz$ k$c
j|-< Q*8-d9C 八. 中期总结
!BX62j\? 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
V!P3CNK 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Q#N+5<]J)# 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
|FFC8R%@]u 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
R]Oy4U,f K[[k,W]qb !.9vW&t
SoX V Q7r,5w&cm 78)^vvn5~ 九. 简化
p5l$On 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。
u\xm8}A 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
;N\?]{ L 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:
d]3sC 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
[S:)UvB +-*/&|^等
uE j6A 2. 返回引用。
1 =<|h =,各种复合赋值等
sQZ8<DpB 3. 返回固定类型。
G C'%s 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
6W=:`14 4. 原样返回。
:Y>]6 operator,
fO^6q1a 5. 返回解引用的类型。
>n~p1: $ operator*(单目)
r%pFq1/'! 6. 返回地址。
mj=|oIMwT operator&(单目)
YZRB4T9 7. 下表访问返回类型。
P@YL.'KU) operator[]
# &83;uys 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
3\r@f_p operator<<和operator>>
%wW5)Y I Qiw4'xQm 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。
L_"(A
#H: 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
5Kj4!Ai lM^!^6=v0l template < typename Left >
hxVM]e[ struct value_return
-5 /v` {
\!Zh= "hN template < typename T >
=zeLs0s; struct result_1
Ok~{@\ {
Us,[x Q typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
;-pvc<_c< } ;
!9xANSb 7&V^BW template < typename T1, typename T2 >
Ln2C#Uf struct result_2
gvqd1?0w {
5`'=Ko,N typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
N5s|a5 } ;
yI.H4Dl< } ;
ASZ5;N4u H
r^15 QYfAf3te 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
?w37vsN 2~WFLD 下面我们来剥离functor中的operator()
OI_/7@L 首先operator里面的代码全是下面的形式:
&rztC]jF (GEi<\16[ return l(t) op r(t)
7Sz'vyiz return l(t1, t2) op r(t1, t2)
0IgnpeA] return op l(t)
QHs:=i~VH return op l(t1, t2)
"Dl9<EZ return l(t) op
Fy@#r+PgWp return l(t1, t2) op
bq3fiT9 return l(t)[r(t)]
+GYMJK`S+ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Mj
B<\g> Uk*;C 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:
X!rQ@F3 单目: return f(l(t), r(t));
?FV7|)f return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
vN,}aV2nq 双目: return f(l(t));
hG~]~ ) return f(l(t1, t2));
nK jeH@ 下面就是f的实现,以operator/为例
`}9 1S foz5D9sQ struct meta_divide
K rr?`n {
}.MoDR3\ template < typename T1, typename T2 >
&AQ;ze static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
E]H {
c[h'`KXJf- return t1 / t2;
t}XB|h }
cCh0?g7nV } ;
~*mOt7G *{.&R9#7U' 这个工作可以让宏来做:
<RoX| zJw i_0,BVC #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
A&|Wvb= template < typename T1, typename T2 > \
D]pK=247 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Tw`c6^%^y 以后可以直接用
]@/^_f>D DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
!$p2z_n$@. 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
^A11h6I (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。。。)
^p"4)6p-W CRc!|? m]0^ 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
+ q
#Xy0u {{.sEi* template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'YZI>V* class unary_op : public Rettype
lPRdwg- {
^_*jp[!`b$ Left l;
iHE0N6%q public :
POqRHuFq unary_op( const Left & l) : l(l) {}
mJ8{lXq3! 4f4 i1i: template < typename T >
r^w\9a_ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\~gA+o}Q {
4V u'r? return FuncType::execute(l(t));
9UeVvH }
W{fULl M^j<J0(O template < typename T1, typename T2 >
E8T"{
R80 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?%\mQmjas {
z:Xj_ `p return FuncType::execute(l(t1, t2));
QL)>/%yU }
H$~M`Y9I~ } ;
?%cn'=>ZI Lnh':7FQJx oupJJDpP 同样还可以申明一个binary_op
[;(]Jy 8- dRdQu] template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
*Rz{44LP& class binary_op : public Rettype
TK;\_yN {
Sk8%(JD7 Left l;
Dk)@>l:gI, Right r;
$.oOG"u0] public :
y#b;uDY binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
P['X<Xt8 vP3K7En template < typename T >
VDB$"T9# typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!2GHJHxv]c {
wn
&$C0 return FuncType::execute(l(t), r(t));
CnabD{uTf }
e{,!|LhpQ "#*Nnt template < typename T1, typename T2 >
0-*Z<cu%l typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$Llta,ULE {
98BYtxa return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
n`P`yb\f$ }
On&L#pf } ;
sT`^ljp4 l{5O5%\, @KA1"Wb_ 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
'gDe3@ci! 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
2tf6GX: DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
%iJ|H(P 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。
$O9Xx 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Q]rqD83(( 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。。。
?'sXgo.} 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Yj|]Uff8O 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)
IqUp4} 下面是修改过的unary_op
`(DJs-xD *QH[,F`I template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
HE;V zR class unary_op
<GF @L {
Uo6(|mm Left l;
{155b0 CCqT tp public :
"-
eZZEl( xo Gb unary_op( const Left & l) : l(l) {}
[M:S`{SbY V"#Jk!k9k template < typename T >
TvQ^DZbe struct result_1
3SNL5 {
QaQ'OrP
typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
\H4U8)l } ;
vv.PF~: [U.v:tR template < typename T1, typename T2 >
>uy%-aXiVa struct result_2
|nY~ZVTt/ {
G {b:i8}l typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
N:x0w+Ca } ;
D.*>;5:0' l67KJ template < typename T1, typename T2 >
>"("*3AO typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tln1eN((q {
o| D^`Z return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Yc`<S }
2
9#]Vr 6y
Wc1 template < typename T >
mqFq_UX/T typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
V1<`%=%_W {
Y=2Un).& return OpClass::execute(lt(t));
q`Q}yE>9 }
7[KCWJ $|a;~m> } ;
YaL]>.;Z:" - k`.j iiNSDc 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
Do*n#= 好啦,现在才真正完美了。
m22wF>9 现在在picker里面就可以这么添加了:
Acu@[I^ 8eyl,W=dn template < typename Right >
lS9n@ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
js <Ww$zFW {
M"wue*& return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
fKkjn4&W }
4%_M27bu[ 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。
i@zY9,b KQmZ#W%2m D7Zm2Kj W3JF5* YYUe)j{T 十. bind
JP'=
UZ' 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。
h6M;0_' 先来分析一下一段例子
ycX{NDGs Z[ZDQ o1 |4C^$ int foo( int x, int y) { return x - y;}
;n*J$B bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
9UD
@MA bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
|_zO_F rtp 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
v?j!&d> 我们来写个简单的。
c K <)$* 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
"JT;gaEm 对于函数对象类的版本:
u#jC#u^M oNYZIk: template < typename Func >
!O)qYmK]| struct functor_trait
Ade}g' {
(:sZ
b?* typedef typename Func::result_type result_type;
U[||~FW' } ;
x$B&L`QV 对于无参数函数的版本:
5H
!y 46z 4v.d-^ template < typename Ret >
IXq(jhm8bL struct functor_trait < Ret ( * )() >
$>w/Cy {
D>kD1B1 typedef Ret result_type;
:zp`6l } ;
|wp,f%WK 对于单参数函数的版本:
4hAJ!7[A. k-jahm4 template < typename Ret, typename V1 >
aj8Rb& struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
.eF_cD7v {
jP=Hf=:$ typedef Ret result_type;
DxS sg } ;
TFH&(_b 对于双参数函数的版本:
p'Bm8=AwD s3
B'>RG} template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
3V;gW%> struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
G|4^_`- {
iRw&49 typedef Ret result_type;
@x{`\AM|% } ;
S# we3 等等。。。
-9+se 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
@*O?6> ..qd,9H template < typename Func >
r"wtZ]69 struct func_return
LU2waq}VA {
0(\+-< template < typename T >
`
\ZqgX4 struct result_1
I.V:q!4* {
j]5WK_~M typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
s~L</Xvo
} ;
X0$@Ik
6mPm=I[oh template < typename T1, typename T2 >
:T@r*7hNT struct result_2
@;^Y7po6u {
Mr3-q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
2F+gF~znQ } ;
:td ~g;w } ;
46x.i;b7 *l+Cl%e Xu} U{x> 最后一个单参数binder就很容易写出来了
!m y8AWO' fZN><3MO> template < typename Func, typename aPicker >
}DjYGMrTB class binder_1
bbN%$/d {
}iiHr|l3 Func fn;
ocQWQ aPicker pk;
jAhP>
t: public :
H3KTir"on -n))*.V template < typename T >
?dq#e9 struct result_1
-j`LhS~| {
M {a
# typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
:E_a0!' } ;
`E`HVZ} ^twivNB template < typename T1, typename T2 >
k$7Z^~?Fz struct result_2
QwWW!8 {
`=)2<Ca;~@ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
_eQ-`? } ;
lxb zHlX F jrINxL7^ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
MQTdk*L_] 5W? PCOh\ template < typename T >
>s EjR! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
j;nb?; {
K 1#ji*Tp return fn(pk(t));
`wz[='yM }
6[ga$nF? template < typename T1, typename T2 >
p~jlx~1-] typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bud&R4+ {
pbk$o{$`W return fn(pk(t1, t2));
/f{$I }
t;q7t!sC] } ;
9U_ks[Qa E1V^}dn IyUdZ,ba 一目了然不是么?
kI\tqNJ i 最后实现bind
Snw3`|Y~< qYB~VE03 kBWrqZ6 template < typename Func, typename aPicker >
>t+
qe/ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
JgfVRqm
{
RrV>r<Z"Q return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
DC4C$AyW
r }
x_w~G]! / A#@_V'a8 2个以上参数的bind可以同理实现。
:z"!kzdJ 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。
mLbN/M 3z =^(Y 十一. phoenix
vDj;>VE2b Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
E#%}ZY EMvHFu
for_each(v.begin(), v.end(),
)r6EW`$ (
kPxT"
" k do_
3c'#6virz [
n.6T
OF cout << _1 << " , "
#CUzuk& ]
pHE}ytcT .while_( -- _1),
7{kP}? cout << var( " \n " )
B|=|.qp$) )
(U1]:tZ<. );
e79KbLV $hrIO+ 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:
k-LEI}h 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
/%rq
hHs operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
<O~WB 那么我们就照着这个思路来实现吧:
wVl+]zB OEhHR >7Jr^o#|_x template < typename Cond, typename Actor >
w|Cx>8P8@ class do_while
<v
0*]NiX {
@I3eK^#|P Cond cd;
G 7LIdn= Actor act;
f{#j6wZM public :
(K..k-o`. template < typename T >
)Di \_/G struct result_1
<X7\z {
\[:/CxP typedef int result_type;
< B g8,; } ;
V\5 L?} =^DLywAh}u do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
is^pgKX myFAKRc template < typename T >
l1=JrpCan typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
JC?N_kP%W {
,YYVj{~2 do
<PN"oa# {
'_P\#7$!MV act(t);
ksR1kvTm }
v4/-b4ET while (cd(t));
dP2irC%f8 return 0 ;
)~)*=u/ }
`YBkF } ;
#uCB)n&. ecJ6 vdDludEv 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Mj=$y?d ] 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。
fnKY1y]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。
vxQ8t!-u 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。
a,t``'c; 下面就是产生这个functor的类:
g| <wyt[ !9iGg*0dx 3riw1r;Q template < typename Actor >
F^$led1/F class do_while_actor
|R/.r_x,V? {
"Ml&[Oge Actor act;
tvKAIwe public :
0JuD^
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
<+j)P4O4 $!@\ template < typename Cond >
EpJ4`{4 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
/Dtd#OAdr } ;
E\8 BKa-
k! pE.PX
8 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
=SOe}! 最后,是那个do_
?']h%'Q
rZPT89M6 <+#oBN class do_while_invoker
b#)UUGmI {
Q:C$&-$ public :
A=zPLq{Sb template < typename Actor >
%#L]]-% do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
^E`(*J/o {
cXMhq<GkAA return do_while_actor < Actor > (act);
f;SC{2 f }
IxR?' } do_;
(UCK;k )+")Sz3zx 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
2f`nMW 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
5v)(8|.M 最后来说说怎么处理break和continue
p}b/XnV$~ 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。
c)md 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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