一. 什么是Lambda
` + n 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
!txELA~24 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,
N.Wdi Ndug9j\2 a2klOX{ qk+{S[2j class filler
?( dYW7S {
F`ZIc7(.{ public :
]L%R[Z!3 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
&[2Ej|o } ;
C&CsI] @g |)72E[lL \+evZ{Pu 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:
y}:)cA~o(y j~,LoGuPh EZwdx f2w=ln for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
#.<F5
5M\=+5wB A 4W 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Uf2v$Jl+Yh Kn!0S<ssR z
kX-"}$8 dbq{a 二. 战前分析
k,*#I<($ 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。
L@k;L 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
*|,ykb> w;SH>Ax: |q.:hWYFpM for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2dd:5L, /* --------------------------------------------- */
Jn
<^Q7N vector < int *> vp( 10 );
7)(`
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
V^$rH< /* --------------------------------------------- */
v(Zi;?c sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
{i%xs#0h /* --------------------------------------------- */
"aCb;2Rs int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
^Mvsq) /* --------------------------------------------- */
1f pS"_} for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
4gkV]"
H! /* --------------------------------------------- */
N5 rG.6K for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
i\Q"a B"r c]>&6-;rf &6^W%r :2UC{_ 看了之后,我们可以思考一些问题:
b-(UsY: 1._1, _2是什么?
:kiO 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。
64\5v?C 2._1 = 1是在做什么?
:@@A 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。
1-NX>E5 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。
dj'8x48H2W nwZr3r )Y,?r[4{ 三. 动工
{EoyMJgz 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
}jY[| >z cVHE}0Xd( %}ApO{ EAd:`X,Y template < typename T >
=Z>V}`n class assignment
-ynLuq#1A {
]-5jgz" T value;
2eR+dT public :
sQw`U{JG assignment( const T & v) : value(v) {}
G>ptwB81KM template < typename T2 >
^B!?;\4IM T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
C8W`Oly:] } ;
AIxBZt7{b gUszMhHX \Af|$9boHz 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
On.x~t 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
xE-c9AH GWqY$YT =E~5&W7 V&+$Vq class holder
eeJt4DV8v {
g\{! 21M public :
:k )<1ua template < typename T >
eZod}~J8 assignment < T > operator = ( const T & t) const
ocuVDC {
UrcN? return assignment < T > (t);
PUZXmnB }
F%+rOT<5 } ;
6u, 0y$3 "QFADk1 AB&wn>q 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
;{q) |GRF q>:&xR"ra static holder _1;
rD
U6 5j Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
5<?c_l9X^ .yfqS|( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
<&0*5|rR 而不用手动写一个函数对象。
Q%VR@[`\ P "_}F L%O8vn^3 Fx99"3`3 四. 问题分析
^\kHEM|5v 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
(`y|AOs 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
y3[)zv 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
b
G5 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
x(zZqOed 下面我们可以对这几个问题进行分析。
pL/.JzB 9PGR#!!F$ 五. 问题1:一致性
Cbg#Yz~/ 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?|
B{UoNm@ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
sAN:C{ F4<2.V)#- struct holder
G1^!e j {
%PdYv _5 //
MVv^KezD template < typename T >
M@X#[w: T & operator ()( const T & r) const
|21hY {
rHBjR_L.2 return (T & )r;
JR<-'
}
.d!*<`S| } ;
n9/0W%X> HWfX>Vf>}k 这样的话assignment也必须相应改动:
=egi?Ne k\<Ln
w template < typename Left, typename Right >
N b[o6AX class assignment
~rX6owBq {
%e<dV\x?T Left l;
u\geD Right r;
^`MDP`M; public :
~d `4W<1a assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
;GT)sI template < typename T2 >
Jb.u^3R@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Ib8{+j } ;
khIa9Nm [_hhC 同时,holder的operator=也需要改动:
`DllW{l <a[8;YQC template < typename T >
8si^HEQ8 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
~[y+B0I3 {
de47O return assignment < holder, T > ( * this , t);
Hf{%N'4 }
^|{fB,B DMN H?6 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。
(#iM0{ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
V@'S#K# "[S
6w return l(rhs) = r;
gbf=H8] 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。
.
\0=1P: 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
*9(1:N;# jyH_/X5i7 template < typename Tp >
}F`2$Q+CW class constant_t
hBE>e a {
[]!r|R3 const Tp t;
TPFmSDq public :
f:&OOD o constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
"]V|bz o0a template < typename T >
* .VZ(wX const Tp & operator ()( const T & r) const
c!^}!32j) {
2I7` return t;
Bic {
H }
X
hX'*{3k } ;
kK|+W, !*UdY( 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
yP4.Z9 下面就可以修改holder的operator=了
!QS<;)N@ '\\Cpc_g template < typename T >
PuCA
@qY assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
8~#Q * {
mxA )r5sx return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
<XrGr5=BV }
x.Ml~W[ p=gUcO8 同时也要修改assignment的operator()
7zZ|=W?&{ :
X|7l?{xW template < typename T2 >
J3^Z PW T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
qJt gnk| 现在代码看起来就很一致了。
ZUW>{'[K #'h CohL 六. 问题2:链式操作
}?kO<)d 现在让我们来看看如何处理链式操作。
q:sR zX 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
Vp{2Z9]} 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
"<a|Q ,! 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
Pp hQa!F$ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Hvo27THLo Y{tuaBzD template < typename T >
/y|r iW struct result_1
K({,]<l5 {
$Xc<K_Z typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
ITlkw~'G } ;
YH9]T, }8#Czo jt 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:
w/6@R 4)p hAyPaS # template < typename T >
lIP<`6=4 struct ref
IuW10}"9 {
Fsj[J E typedef T & reference;
dwMwd@*j } ;
x's-UO"^ template < typename T >
UdJV;T'rm struct ref < T &>
|h/2'zd^- {
:q1r2&ne typedef T & reference;
$7d"9s\$" } ;
$u"$mg7x ??V["o T 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
qDb}b d5 c%.&F template < typename T >
pk1M.+ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
hiHp@"l< {
?='9YM return l(t) = r(t);
I0RWdOK8K }
c$fM6M
} 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
P,_E 4y 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
1hi j4m$b a"aV&t 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
l:f
sZO4 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
ayp}TYh* _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
cyNLeg+O* +5 调用divide的对象返回一个add对象。
mu sxX58% 最后的布局是:
Zh^w)}(W Add
64fG,b / \
Kjw\SQ)2~ Divide 5
hhhO+D1( / \
T<)z2Bi _1 3
M7 !"
t 似乎一切都解决了?不。
q|J] 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。
\/v$$1p2 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。
P7-3Vf_L 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:
U2$T}/@ I r~X#$Upc template < typename Right >
n]Y _C^ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
}DaYO\:yK* Right & rt) const
kM`#U
*j {
9l]IE,u return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
|3m%d2V*hF }
uLF55:`< 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
oVW?d]R 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。
mM.&c5U 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。
9G~P)Z!0 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。
[dMxr9M 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。
:^a$ve3(Jq 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
,-)1)R\. 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
/$(D>KU vNGvEJ`qn template < class Action >
( Iew%U class picker : public Action
W:\VFPf2 {
gzF&7trN public :
.~J^`/o picker( const Action & act) : Action(act) {}
^h=kJR9 // all the operator overloaded
h6/Z_Y } ;
Lt_]3go l1WVt} 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。
6-"&jbvm 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:
:xCobMs_/ ny=iAZM>q template < typename Right >
F1>,^qyG6 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
^ a:F*<D {
kx[8#+P return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
E<dN=#f6 }
&&O=v]6,V 2uVm?nm Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
4a-wGx#h 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。
.Ko`DH~!,C "Q1hP9xV template < typename T > struct picker_maker
s3J$+1M> {
0P(}e[~Z typedef picker < constant_t < T > > result;
M_K&x-H0 } ;
)f
Rh^6 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
5S LF1u; {
zlE kP @) typedef picker < T > result;
d@hJ=-4 } ;
16vfIUtb f$|v 下面总的结构就有了:
xh0!H|
R 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。
uypD`%pC 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。
LKa_ofY picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
P6Ei!t,> 至此链式操作完美实现。
x%1Rp[ M3%<kk-_ 'mF}+v^ 七. 问题3
=#fqFL, 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。
kel48B U*cj'`eqC template < typename T1, typename T2 >
_wBPn6gg` ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,P^"X5$ {
&D:88 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
/NZR| }
A@UnrbX: bPNsy@"6 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:
a'BBp6 1Q<a+
l template < typename T1, typename T2 >
Yh=Zn[U struct result_2
\T0`GpE {
X`&E,;bIb typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
D$\ EZ } ;
$3>|RlxYA Go4l#6 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
5zU$_ M 这个差事就留给了holder自己。
o%:eYl g:HIiGN0Ic 2sngi@\ template < int Order >
P+[R 0QS class holder;
8MIHp[vm% template <>
Ne%X:h class holder < 1 >
WVZ\4y {
n):VuOjm public :
Ap/WgVw; template < typename T >
D+OkD-8q struct result_1
gIeo7>u {
[eImP
V] typedef T & result;
2bqwnRT} } ;
VrpYBU template < typename T1, typename T2 >
BtspnVBez struct result_2
q6q=,<T%S {
7 UR)4dYA typedef T1 & result;
@:}z\qBM } ;
q07>FW R template < typename T >
;RXv%ML typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
p~t$ll0s {
rie1F, return (T & )r;
\C#Vh7z"2& }
4_$f"6 template < typename T1, typename T2 >
AWw:N6\ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
&f[[@EF7 {
ipsNiFv: return (T1 & )r1;
so;aN'{6@ }
:M Md@ } ;
4R6X"T9- E>&dG:3no template <>
q;rU}hAzG0 class holder < 2 >
^VA)vLj@ {
_Q QO&0Z public :
_ v-sb(*
J template < typename T >
jsuQR struct result_1
r_)*/ {
}G]]0Oi2 typedef T & result;
# aC}\ } ;
x[]n\\a? template < typename T1, typename T2 >
M:ttzsd struct result_2
m#uutomi0 {
BJqM=<nQ typedef T2 & result;
hSxf;>(d } ;
p0Vw@R= template < typename T >
o;t{YfK typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
<3i!{"} {
1_A< nt?'R return (T & )r;
EM"YjC)F }
#6JG#!W template < typename T1, typename T2 >
/gxwp:&lY typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Zvc{o8^z {
\hg12],#:@ return (T2 & )r2;
xk#/J]j }
kc}e},k } ;
T7[ItLZ 4]Krx
m`8 C@xh$(y 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
GZse8ng 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
o_?YYw-: 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
q?`bu:yS 0 ~VniF^ return l(i, j) = r(i, j);
^*Sb)tu\ W 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
j#29L" gP`8hNwR return ( int & )i;
vuHqOAFNs return ( int & )j;
m/<7FU8 最后执行i = j;
Uc.K6%iI 可见,参数被正确的选择了。
k5((@[ 7Kfh:0Ihhy Q~nc:eWD NI3_wV }=NjFK_6 八. 中期总结
lV3\5AEW 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
XJ.vj+XXb
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
<Dl7|M 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
nT:ZSJWM 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
O0e6I&u: SwLul4V h&&ufF]D
TwY]c<t 4~D?F'o d&F8nBIM5 九. 简化
~i(X{^,3 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
~qs97' 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
4\>Cnc{ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
O",:0< 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
3#W> +-*/&|^等
2-FL&DE 2. 返回引用。
;:f.a(~c =,各种复合赋值等
;8H
m#p7, 3. 返回固定类型。
7&E3d P 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
%6L{Z *( 4. 原样返回。
,'[0tl}8K operator,
>A#]60w. 5. 返回解引用的类型。
@jX[Ho0W' operator*(单目)
.#@*)1A#t 6. 返回地址。
S-GcH operator&(单目)
&;|/I`+ 7. 下表访问返回类型。
Fc{hzqaP8 operator[]
6Wl+5
a6V 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
.cjSgK1 operator<<和operator>>
z.--"cF Ov h[qm?Z OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
\IIR2Xf,K 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
lo Oh }y+
}/Pz1,/ template < typename Left >
]:d`=V\&N struct value_return
}[k~JXt {
voEg[Gg4%I template < typename T >
,,OO2EgZ` struct result_1
;kDz9Va {
8A#qbBD typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
|#>\GU=! } ;
u?i_N0H 8i;EpAwB template < typename T1, typename T2 >
h${+{1](6 struct result_2
f.4r'^ {
2Gd.B/L6 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
L TzD\C' } ;
vWc =^tT } ;
. _Bejh *F[@lY\p R5(<:] 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
q,(U 8 v'mRch)d 下面我们来剥离functor中的operator()
BagO0# 首先operator里面的代码全是下面的形式:
a"@k11 UiO%y return l(t) op r(t)
],V_"\ATD return l(t1, t2) op r(t1, t2)
OrNi<TY> return op l(t)
JHC 6l return op l(t1, t2)
7.`Fe g. return l(t) op
kr[p4X4 return l(t1, t2) op
ux:czZqy return l(t)[r(t)]
@z[,w` return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
0Z$=2c?xT K-vG5t0$\/ 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:
fMgB!y"Em 单目: return f(l(t), r(t));
z|E/pm$^ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
(e.?). e 双目: return f(l(t));
&@NTedg! return f(l(t1, t2));
aNs~Uad1U 下面就是f的实现,以operator/为例
}8`W%_Yk
[uqe|< : struct meta_divide
Q8OA{EUtq {
:s DE'o template < typename T1, typename T2 >
9$U@h7|Q` static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Jr+~' {
>>22:JI` return t1 / t2;
D+.<
kY. }
/P { Zo } ;
2O;Lw@W 8`~M$5! 这个工作可以让宏来做:
Jas=D FOz~iS\ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
u_ou,RF template < typename T1, typename T2 > \
S{wR Z|8U static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
#SyF-QZ[1 以后可以直接用
#e)A DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
lOB*M!8 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
,41Z_h (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。。。)
"x~VXU%xU >v--R8I * $v5)d J 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
#y;TSHx/ DD5S
R template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
~0/tU#& class unary_op : public Rettype
'9d<vWg {
[Ume^ Left l;
g2)jd[GM public :
vz$-KT4e^ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
YvA@I|..~ ]:H((rk template < typename T >
P5;n(E(19 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Q5%$P\ {
f+3ico]f@ return FuncType::execute(l(t));
&ed&2t`Y }
q+<<Ku(20 H[oCI|k template < typename T1, typename T2 >
"MS}@NLUW typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
y-C=_v_X {
$U. >]i return FuncType::execute(l(t1, t2));
}MU}-6 }
B:5N Ia } ;
QEtf-xNn^ \<n 9kwU
d}B_ wz' 同样还可以申明一个binary_op
B"; >zF '?$N.lj$d template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
/w[B,_ZKTk class binary_op : public Rettype
xbUL./uj {
uO]^vP]fT Left l;
7
k:w3M Right r;
U-h'a:
K public :
|aWeo.;c binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
*aem5E`c skSs|slp template < typename T >
Dqxtc|vo typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[v0[,K {
6>L) return FuncType::execute(l(t), r(t));
r [NI#wW }
Ku'OM6D< BeR7LV template < typename T1, typename T2 >
Aho zrroV typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,?k0~fuG6 {
t 0 omJP return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
y"bSn5B[ }
p-CBsm5P } ;
\}:RG^*m O8\> ?4) -9D2aY_> 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
1&7~.S;km 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
-=;V*; DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
_R/^P>Q? 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。
D6Q6yNE 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
5>S=f{ghFw 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。。。
ng0tNifZ; 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
pYxdE|2j 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)
76'@}wNnw 下面是修改过的unary_op
V?[dg^*0 r:.ydr@ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
EdH;P\c class unary_op
xY_<D+OV {
$4Vp l Left l;
4hQ.RO JkfVsmc<{h public :
j:Y1 dGc<{sQzB unary_op( const Left & l) : l(l) {}
@gc|Z]CV Gd%X> ~ template < typename T >
B)L=)N struct result_1
&gv{LJd5b {
%)t9b@c!} typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
J 7/)XS } ;
Q$`u=-h| \gU=B|W template < typename T1, typename T2 >
s3Wjg struct result_2
0`H)c)
pP {
eV"Za.a. typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
03)R_A } ;
)NjxKSiU@ arQEi template < typename T1, typename T2 >
vG2&qjY1 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:c?}~a~JO( {
U%PII>s'# return OpClass::execute(lt(t1, t2));
~#]$YoQ&O }
%C1*`"Jb& .dE2,9{Z template < typename T >
s{Wj&.)M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1woBw>g {
{hRM=f7 return OpClass::execute(lt(t));
Fv!KLw@
}
USDqh437 mh$ Nwr/W: } ;
`@tnEg n !oxwA! Cg]Iz<<bE 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
MYk%p' 好啦,现在才真正完美了。
Nn:>c<[ 现在在picker里面就可以这么添加了:
:~PzTUz cD 5^mxd% template < typename Right >
|to|kU picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
9) ~Ha iVB {
aP`[O]8j return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
B|pdqSI }
#q-7#pp 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}h`%b _Pe,84Ro }i\U,mH0_& bdBFDg %uUQBZ4 十. bind
s9 \HjK*+ 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。
jb'AOs 先来分析一下一段例子
RIg
`F#,3
:}n\
r/i 3[ T<pAZ int foo( int x, int y) { return x - y;}
?c7}
v bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
^6?)EM# bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
J|gRG0O9Ya 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。
O\z]1`i*o 我们来写个简单的。
+jv&V%IL 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
M[}aQWT$v 对于函数对象类的版本:
^DaP^<V I<}<!.Bc! template < typename Func >
vi8)U]6 struct functor_trait
HuRq0/" {
wVMR&R<t typedef typename Func::result_type result_type;
@TqqF:c7 } ;
]hC6PKJU 对于无参数函数的版本:
1 Vq)& N P)k!#* template < typename Ret >
loR,f&80=O struct functor_trait < Ret ( * )() >
-V\$oVS0S {
JsY|Fv typedef Ret result_type;
!o{>[ } ;
]A]EED.ZH 对于单参数函数的版本:
g/_j"Nn ^:Hx . template < typename Ret, typename V1 >
KhFw%Z0s< struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
gOSFvH8FU {
2*5]6B-( typedef Ret result_type;
*?<ygzX } ;
(7k}ysc 对于双参数函数的版本:
Q"VS;uh.v nS$_VJ]~ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
L^b /+R# struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
?ZS/`P0}[ {
]Lz:oV^% typedef Ret result_type;
6.(L8.jv } ;
4IUdlb 等等。。。
Zk .V
然后我们就可以仿照value_return写一个policy
+Dwq>3AH 8gK
<xp template < typename Func >
B*c@w~E struct func_return
#UYrSM@u {
i7#PYt template < typename T >
Q}qw`L1 struct result_1
9=FqI50{ {
q wd7vYBc, typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
r}%2;!T } ;
hP$v,"$ MjrI0@R template < typename T1, typename T2 >
Pr_$%x9D struct result_2
J}M_Ka {
G-#]|) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
2]i>kV/,0 } ;
:u4q.^&!e } ;
a"Q> K7K Kx<T;iJ} <GRplkf` 最后一个单参数binder就很容易写出来了
8+=-!":] QH]G>+LI5 template < typename Func, typename aPicker >
vXUq[,8yf class binder_1
K'tckJ#% {
6%Ws>H4@| Func fn;
"%[a Wb aPicker pk;
N{<9Njmm public :
I4RUXi 5
|vVcO template < typename T >
M tD{/.D> struct result_1
Ak=|wY{ {
Q}(D^rGP3 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
;"T,3JQPn6 } ;
7!kbe2/]' t,4'\nv* template < typename T1, typename T2 >
Of?3|I3 l struct result_2
Ce~
a(J|" {
0[QVU,]< typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
=E~)svl6g } ;
tg|7\Z7i hY5tBL binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
,2*x4Gycb z!>
H^v template < typename T >
o+F]80CH typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~d\>f {
YI!@,t return fn(pk(t));
9@{=2 k }
c!20((2|I template < typename T1, typename T2 >
jDKL}x typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#qPWJ {
O\=c&n~` return fn(pk(t1, t2));
g*a|QBj% }
cE SSSH!m } ;
Sn~h[s_( azT@S=, R.rxpJ+kU 一目了然不是么?
W{js9$oJ 最后实现bind
Z.x9SEe1t @Z{!T)#}j o%1dbbh template < typename Func, typename aPicker >
q(iM=IeiN picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
XeRbn {
`^#V1kRmH return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
=(%+S<} }
trAIh}Dj KH_~DZU*5 2个以上参数的bind可以同理实现。
eT<T[; m 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。
8H<:?D/tH 3<vw#]yL 十一. phoenix
n |Is&fy Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
)cUFb:D*" >ngP\&\ for_each(v.begin(), v.end(),
{S2?
} (
KB6'sj do_
o n+:{ad [
N{o3w.g cout << _1 << " , "
E>2~cC* ]
hnD=DLW $ .while_( -- _1),
<-avC/M$d cout << var( " \n " )
h|OsT )
v5Qp[O_ );
#G`UR W]l&mr 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:
),53(=/hl 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
"T0s7LWp operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
~o?(O1QY 那么我们就照着这个思路来实现吧:
a3?D@@Qnw 8e{S(FZ7Ed 8IrA{UU template < typename Cond, typename Actor >
b0n " J` class do_while
%M
KZ':m {
I%qZMoS1h Cond cd;
Kp.d#W_TX Actor act;
y?4%eD public :
0ghW};[6 template < typename T >
$Lx2!Zy struct result_1
Bk)*Z/1<x {
[<H'JsJl typedef int result_type;
PW)Gd +y } ;
)~CnDk}^R jXCSD@?]K do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
!`$xN~_ [ _Nw5_ template < typename T >
gdKn!; ,w# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[Kc"L+H\ {
&]xOjv/? do
I&lb5'6D {
^w1&A3=6 act(t);
Yj-JB }
5:W5@e{ while (cd(t));
`N.^+Mvx- return 0 ;
I C?bqC+ }
$-Wn|w+h<a } ;
(|kcSnF0 ~n<U8cm O x;;
= +)Gg 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
We51s^( 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。
qS.TVNZ 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。
34e>R?J 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。
E!_mXjlPc 下面就是产生这个functor的类:
+T|M U >3\($<YDZM vC1D}=Fp template < typename Actor >
pY T^Ug class do_while_actor
C 7e {
|:jka Actor act;
^}>Ie03m50 public :
v0|[w2Q2 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
ecg>_%.> k.MAX8 template < typename Cond >
MfJ8+3@K picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
N u]&? } ;
X_tc\}I] F!yr};@^p _${//`ia= 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
S>y(3E]I 最后,是那个do_
#x^dR-@ 9]E;en NQ 6~#$bp^- class do_while_invoker
gqCDF H {
F[HMX4 public :
yCt,-mz!z template < typename Actor >
RD1N@sHDKc do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
WBIJ9e2~ {
Rfuq(DwD6 return do_while_actor < Actor > (act);
f5p:o}U* }
wE*jN~ } do_;
;3 |Z}P eq<giHJM 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
P}dhpU 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
(Z{&[h 最后来说说怎么处理break和continue
*pMu,?uE 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。
<XAW-m9SC 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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