一. 什么是Lambda
/5wIbmz@I 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
lf9mdbm 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,
8XG|K`'u k .#I ;7 j /)A<j$ oc>N| ww: class filler
)*`cJ_t {
fo"%4rkL public :
-+HD5Hc void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
)JXlPU } ;
c}G\F$ =M],5<2; >(\Z-I&YQ 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:
lc(}[Z/|V =K;M\_k%y (7 O?NS 8-s7s!j for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
=M ."^X DX(!G a kQ99{lH,5 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
OnND(YiX 2EC<8}CG 8#ZF<BY `gX$N1( 二. 战前分析
IJk<1T7:(W 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
'E)g )@^ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
?'^dYQ4 ^|lw~F |ERf3 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
c>b{/92% /* --------------------------------------------- */
2u%YRrp vector < int *> vp( 10 );
:soR7oHZ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
jmJeu@( /* --------------------------------------------- */
#/
HQ?3h] sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
/=[hRn@)A /* --------------------------------------------- */
{'UK>S int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
hkDew0k /* --------------------------------------------- */
1wLEkp!~ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
L(q~% /* --------------------------------------------- */
Ve[[J"ze for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
43s8a )ZMR4U$+v 9CFh'>}$ :;URLl0 看了之后,我们可以思考一些问题:
*[+{KJ 1._1, _2是什么?
XR+ 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。
{lbNYjknS 2._1 = 1是在做什么?
l&_PsnU 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。
]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。
l\_81oZ ]-{A"tJ m9mkZ:r(kV 三. 动工
sI5S)^'IQ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
f/vsf&^O .c]@xoC I\<)9`O $6~t|[7:%Y template < typename T >
P{2j31u` class assignment
hiw>Q7W {
|lMc6C T value;
B4eV $~< public :
PB;j4 assignment( const T & v) : value(v) {}
#]*]qdQWV^ template < typename T2 >
NJmyp!8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
>)edha*W] } ;
)S^[b2P]y_ ?>DwNz^.! <N8z<o4rku 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
F13vc~$Ky 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
?D+H2[n\a
_BI[F
m }=fls=c/0 :U,-v class holder
UG=],\E2 {
@e2P3K gg public :
jP\5bg-} template < typename T >
p?O6|q assignment < T > operator = ( const T & t) const
hg-M>|s7 {
`RyH~4\; return assignment < T > (t);
Huc|HL#C }
Vx%!j& } ;
I_is3y0 3oMa tR<L9h 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:
qHu\3@px g4Nl"s*~ static holder _1;
fF^A9{{BS Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
XBm ^7' :KI0j%>2y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
h$#|s/ 而不用手动写一个函数对象。
(s,u9vj=>L $msf~M* br')%f}m rih@(;)1 四. 问题分析
=kb/4eRg 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
]<k+a-Tt 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
h*V~.H 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
4U*CfdZZ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
) ):w`^6 下面我们可以对这几个问题进行分析。
({mlA`d] NY/-9W5T4 五. 问题1:一致性
`8kL=%(h 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
W?gelu] 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
lz4M)pL^ #ds@!u+& struct holder
7 b8pWM {
>M7(<V //
co*XW template < typename T >
j/uzsu+ T & operator ()( const T & r) const
a *qc {
jZ0/@zOf return (T & )r;
<f;Xs( }
=a 6e*f } ;
A\v]ZN4 7Mb-v} 这样的话assignment也必须相应改动:
ZOy^TR >2mV{i& template < typename Left, typename Right >
fJ;1ii~ class assignment
pg3h>)$/ {
\9 k3;zw Left l;
FO)`&s"&2 Right r;
wu3p2#-Z public :
wRJ`RKJ-T assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
9'A^n~JHF template < typename T2 >
[_HOD^ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
w
sbzGW~= } ;
toel!+ R) J/z 同时,holder的operator=也需要改动:
o)M<^b3KO Wb;D9Z template < typename T >
=QhK|C!$A assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
vAzSpiv- {
(/C
8\}Ox return assignment < holder, T > ( * this , t);
AQ)J|i }
#0c;2}D lI;ACF^ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
zd3^k< 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
~N8$abQJV eV\VR
!!i return l(rhs) = r;
mA4]c
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。
Q1P=A:*]9 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
l8+;)2p! ft?c&h;At template < typename Tp >
L/)Q1Mm class constant_t
-_irkpdC[ {
\Z_29L w= const Tp t;
3ZhuC".c public :
I~ e,'] constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
B>%;"OMp template < typename T >
sfs2ki H const Tp & operator ()( const T & r) const
^=y%s {
j"n"=rTTQ return t;
;+rcT;_^/ }
{GG;/Ns{f- } ;
]\*_} SzyaVBD3 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
0lS=-am 下面就可以修改holder的operator=了
Nq#B4Zx {tUxRX template < typename T >
s/Q8(sF5 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
n W:Bo# {
)F4BVPI return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Y,{pG]B$w }
[p_<`gU? 2 @t?@,c 同时也要修改assignment的operator()
$J*lD-h- @gk{wh>c template < typename T2 >
[n&SA]a T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
:i*
=s}cv 现在代码看起来就很一致了。
m[tsG=XBN SEIJ+u9XsA 六. 问题2:链式操作
yw*|
H T 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Y/y`c-VO 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
z|O3pQn~ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
j{Sbf04 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
,&s%^I+CC 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
0}WDB_L :Q"p!,X=- template < typename T >
!wH'dsriD struct result_1
om8`^P/b {
h/..cVD,K typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
X;CRy, } ;
LQJC ]*b1 n= FOB0= 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
L+_
JKc O T .bXr~ template < typename T >
U2jlDx4yg struct ref
nRcy`A% {
H Yw7* typedef T & reference;
;jFUtG } ;
d t^Hd]+^\ template < typename T >
!nTI(-- struct ref < T &>
2j=HxE {
@Wa, typedef T & reference;
8p PQ } ;
h=dFSK?*D ? s[!JeUA 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
# aIV\G (BIg template < typename T >
-?vVV@W-O^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
wLy:S .r {
="
pNE# return l(t) = r(t);
R6\|:mI,$ }
/hAy1V6 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。
3 V$
\s8 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
,e;_
Vb afd.v$63 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
synueg _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
qq>Qi (> _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
p']{WLDj2 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
.@@&q4=& 最后的布局是:
),5A&qT* Add
d Y`P / \
t(xe*xS Divide 5
t!o=-k / \
Yduj3Ht:w _1 3
9
!V,++j 似乎一切都解决了?不。
rs,:pU 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
4{LKT^(!f 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
~9c jc OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
:"`1}Q V lS`m,:{ template < typename Right >
R{q<V uN assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
wQojmmQ Right & rt) const
(/A
6kp? {
`_(N(dm return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
hHyB;(3~ }
(8Te{K h' 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
zin'&G>l XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
lKV7IoJ&; 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
fhmBKeFdV
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
'}E"Mdb 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
s"x(i 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
AA[?a
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
K[i&!Z&
iJr(;Bq template < class Action >
oo]g=C$n class picker : public Action
HjZf3VwI {
j<}y( ~ public :
8?h&FbmB picker( const Action & act) : Action(act) {}
I36ClOG // all the operator overloaded
q0(-"}2l } ;
NGkWr QT\"r T9# 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" (j_~; 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:
[9\Mf4lh# C5=m~ template < typename Right >
[S?`OF12 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Og?P5&C"9D {
fnK H< return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
wN:vI(C }
sq+cF/jo6
!qTP Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
)npvy>C'( 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。
UDV6 ##$ fcw/l,k9 template < typename T > struct picker_maker
`2n%Lo?_ {
!XO"lS typedef picker < constant_t < T > > result;
,$"T/yYer } ;
&"clBRVg template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
bRI `ZT0 {
q1Ehl
S typedef picker < T > result;
9Rb
tFwbn } ;
DlQ*'PX7 :xC1Ka%~ 下面总的结构就有了:
l|fb;Giq=D 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。
_7,4C? 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。
,{BF`5bn| picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
S(G&{KG 至此链式操作完美实现。
G1ED=N_# 2cko
GafG{ x{1S!A^ 七. 问题3
tW%!|T5/ 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。
M)CQ|P (*Q8!"D^6 template < typename T1, typename T2 >
S&MF; E6 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?F9c6 $| {
Z=^~]Mfa return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
r(I&`kF< }
{emym$we x,#? 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:
-S
0dr8E z W*Z template < typename T1, typename T2 >
,b74m struct result_2
(4C_Ft*~j {
,9~qLQ0O typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
8!qzG4F/ } ;
!uAqY\Is HlXEU$e
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
j0A9;AP;;C 这个差事就留给了holder自己。
1j+RXb\< c='uyx :nxBM#:xu template < int Order >
d ZxrIWx class holder;
2(25IYMS8 template <>
0134mw%jk class holder < 1 >
isor%R! {
:F
pt>g public :
]".SW5b_ template < typename T >
Zn]!*} struct result_1
Dj'+,{7,u {
0w?G&jjNtM typedef T & result;
Kk 6i } ;
gS.,V!#t template < typename T1, typename T2 >
U2*kuP+n struct result_2
xkfW^r {
(RI+4V1 typedef T1 & result;
P@8S|#LpZ } ;
C$^WW}S template < typename T >
f|&,SI ? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
7o$S6Y;c4 {
d5qGTT ~a return (T & )r;
@K}Bll.E }
Z1R{'@Y0Z template < typename T1, typename T2 >
"]x#kM typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ApqNV {
diD[/&k#kh return (T1 & )r1;
@hOT<
Uo }
"T' QbK0 } ;
-5MQ/ujQ |^ J5YwCf template <>
BH2JH>'X class holder < 2 >
Sj@VOW {
SVqKG+{My public :
eOs 4c` template < typename T >
@T&w
nk struct result_1
;
nYR~~ {
K# BZ Jcb typedef T & result;
QR h %S{ } ;
!_+ok$"d template < typename T1, typename T2 >
&6\f;T4 struct result_2
RBV*e9P% {
I4MZJAYk typedef T2 & result;
:djbZ>< } ;
s+6tdBvzs template < typename T >
iKA qM{( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
e+Sq&H!@ {
p%- m"u return (T & )r;
h?-M+Ac }
&?3P5dy_ template < typename T1, typename T2 >
UaM&/K9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
_t@9WA;+\ {
MsjC4(Xla. return (T2 & )r2;
l` ?4O }
A\QrawBp0l } ;
-e_B /R[PsB EL;OYW( 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> >。
]vZ}4Xno 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
M
nDaag 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
ew*;mQd 5~=wia return l(i, j) = r(i, j);
gwN
y]! 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
X{;5jnpG CzG/=#IU return ( int & )i;
!s47A"O&B return ( int & )j;
6yhRcvJ} 最后执行i = j;
`{'h+v` 可见,参数被正确的选择了。
*M+ CA_I( JJu}Ed_ .MW/XnCYs4 s|-g) GW!%DT 八. 中期总结
&ej|DM6 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:
fP;2qho 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
ZG1 {"J/z 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
BaOPtBYA: 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
1JF>0ijU@ %oiA'hz;* vz`r
!xj) @S?D}myD G[\3)@I GFgh{'| 九. 简化
e\ O&Xe 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。
e4Xo(EY & 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
HQ`A.E2 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:
iK9#{1BpML 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
y+P$}Nru +-*/&|^等
{#H'K*j{ 2. 返回引用。
ki9vJ< =,各种复合赋值等
+M.!_2t$2 3. 返回固定类型。
'T*h0xX 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
x}H%NzR 4. 原样返回。
|5me }!C operator,
95oh}c 5. 返回解引用的类型。
d6{0[T^L operator*(单目)
y\}<N6 6. 返回地址。
"Sd2VSLg operator&(单目)
4Q^i"jT 7. 下表访问返回类型。
S")*~)N@ operator[]
X.JPM{] 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
lBfG#\rdW~ operator<<和operator>>
J]qx4c hdurT 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。
q{RT~,% 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
VMV~K7%0 xI^nA2g template < typename Left >
z|sR
`]K struct value_return
Fn*)!,) {
PZSi}j/ template < typename T >
JU RJN+)z struct result_1
N="H
06t {
GM>Ms!Y typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
e%.|PZ) } ;
HD9+4~8 i0*6o3h template < typename T1, typename T2 >
h/\/dp/tt struct result_2
;Ak 6*Sr {
6%2\bI.# typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
)}5f'TK } ;
6+x>g } ;
.DZ8kKY y2NVx!?n E>w|i 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
=Ye I,KbA) `#>JRQ= 下面我们来剥离functor中的operator()
+B-;.]L
T 首先operator里面的代码全是下面的形式:
XyytO;XM- 6'QlC+E return l(t) op r(t)
J)a^3> return l(t1, t2) op r(t1, t2)
^%2S,3*0 return op l(t)
C4
@"@kbr return op l(t1, t2)
hYv;*] return l(t) op
bB"q0{9G- return l(t1, t2) op
qlIbnyP< return l(t)[r(t)]
~h6aTN return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
yB,{:kq7D IL N0/eH 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:
7P7d[KP< 单目: return f(l(t), r(t));
i 79;;9M return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
8WL*Pr1I 双目: return f(l(t));
+hKH\] return f(l(t1, t2));
~4[4"Pi>| 下面就是f的实现,以operator/为例
#J)83 CAV
Q[r5y struct meta_divide
*"K7<S[ {
'Z ,T,zW template < typename T1, typename T2 >
f1}b;JJTsv static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
T^n0 =| {
0@*EwI return t1 / t2;
;c~%:| }
fN{JLp } ;
\)mV2r!% FV W&)-I 这个工作可以让宏来做:
g7nqe~`{ kmfxk/F} #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
^Q""N< template < typename T1, typename T2 > \
3# r`e static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
nPo YjQi 以后可以直接用
W!
q-WU DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Z=\wI:TY1 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
!$|h[ct (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
v^QUYsar b^I(>l- 1>e%(k2w% 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
tOf18V{a ;H:+w\?8f$ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
3a\.s9A" class unary_op : public Rettype
li~#6$ {
[_SV$Jz Left l;
*{e?%!Q public :
)>~d`_$dt unary_op( const Left & l) : l(l) {}
\:D'u<8E 1#2B1& template < typename T >
z]Jpvw`p typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(VxWa#P {
(Z72 3) return FuncType::execute(l(t));
?TXe.h|u }
qAF.i^ Z}
8m]I template < typename T1, typename T2 >
\?X'U: typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
lN-[2vT< {
N))G/m3 return FuncType::execute(l(t1, t2));
;| :^zo }
aybfBC } ;
l$s8O0-'T F/qx2E$*wo z'FJx2 同样还可以申明一个binary_op
CAPPOh Lb>UraUvL template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$M(ZKS3,j class binary_op : public Rettype
R3dCw:\O+Z {
FojsI< Left l;
k^ZcgHHgb Right r;
nd 5w|83 public :
!AGjiP$ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
E2D}F@<] )|` #BC template < typename T >
d&'}~C`~k typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#<\A[Po {
dt efDsK return FuncType::execute(l(t), r(t));
> $#v\8 }
_Zq2 <: S1R:/9
z template < typename T1, typename T2 >
nDhD"rc typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]} +
NT {
;6?VkF return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
j(;o }
_qPd)V6yb } ;
^j1WF[GiSO lR9~LNK? abVz/R/o 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
Y`x54_32 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
}4; \sY DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
j/FFxlFNL 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
o$=D`B 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
iA^GA8dn 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。。。
XA$Z7_gu3 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
b\U p(] 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)
f0^DsP 下面是修改过的unary_op
HZ#<+~J f_&bwfbo template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
-I'@4\< class unary_op
3r)<:4a
u& {
$
+` Left l;
GV5hmDzRs KV!!D{VS`@ public :
whzV7RT Z|z+[V}[ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`qjiC>9 AvN\^
&G template < typename T >
RK*ZlD< struct result_1
Vko1{$}t {
W* XG9 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
d +]Gw } ;
8mCL3F ~[por template < typename T1, typename T2 >
er0hf2N] struct result_2
K'`N(WiL {
d@:4se-q+ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
"0lC:Wu] } ;
vq df-i n
2k&yL+a template < typename T1, typename T2 >
IXmtjRv5 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7,sslf2%K {
llf|d'5Nl return OpClass::execute(lt(t1, t2));
gCMwmanX }
)1>fQ9 DL ^}?Ve template < typename T >
]"3(UKx typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
PF,|Wzx {
]#C;)Vy return OpClass::execute(lt(t));
xp395ub6 }
}}";)}C` 24TQl<H{ } ;
Bu ~N)^ "]%.%$ !,mv 7Yj 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
dv+)U9at 好啦,现在才真正完美了。
DQ{Yr>J 现在在picker里面就可以这么添加了:
pZu2[ /
M(A
kNy template < typename Right >
8+Y+\XZG picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
[dje!5Dc( {
MCOz-8@|Y return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
=R08B)yR }
&></l| hY 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。
1D42+cy }";\8 ;:JTb2xbb v2>.+Eh# pPUv8, % 十. bind
HWFI6N 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。
L{K:XiPn 先来分析一下一段例子
{2`:7U~| 1M|DaAI 4s?x 8oAy int foo( int x, int y) { return x - y;}
-r9G5Z!|n bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
;%r#pv~ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
QRs!B!Fn0 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。
jP{LMmV 我们来写个简单的。
C3Mr) 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
?fB}9(6 对于函数对象类的版本:
S7cxEOfAu P
+U=/$o template < typename Func >
26fbBt8nP struct functor_trait
r Bv {
S!0ocS!t typedef typename Func::result_type result_type;
{wWh; } ;
rrGsam\. 对于无参数函数的版本:
.JNU3%s fmDU template < typename Ret >
fqaysy struct functor_trait < Ret ( * )() >
?@"B:#l {
#GBe=tm\K typedef Ret result_type;
8~QEJW$ } ;
#P,mZ}G\ 对于单参数函数的版本:
*R17 KMS 2QUZAV\ Y template < typename Ret, typename V1 >
eGrC0[SH struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
0*66m:C2 {
<Z^t^ O typedef Ret result_type;
w$~|/UrLf } ;
$`:/OA<. 对于双参数函数的版本:
hcEUkD P
0xInW F template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
gkdd#Nrk struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
4qtjP8Zv[ {
6Sh0%Fs typedef Ret result_type;
&j}\ZD } ;
gn&jNuGg 等等。。。
]| oh1q 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
[TiOh' 9Wng(ef6G template < typename Func >
Q ^%+r"h struct func_return
@ \ip?= {
M{S7tMX template < typename T >
5b9v`6Kq struct result_1
g:/l5~b {
e[fzy0 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
$ig%YB } ;
k;v23 OM!CP'u#{ template < typename T1, typename T2 >
WDr'w' struct result_2
yZ t}Jnv {
FyN@mX typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
*bu/Ko] } ;
IS0RhtGy/ } ;
~c7}eTJd" S_cba(0-|\ MF/359r)Et 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Ob+L|FbnN EB'(%dH template < typename Func, typename aPicker >
tp2CMJc{L class binder_1
8=x{>&Jr {
D T^3K5 Func fn;
Ilvz@= aPicker pk;
oXG,8NOdC public :
%of#VSk -R
4t template < typename T >
:_YpSw<Q struct result_1
*h Ph01 {
&)
7umdSgi typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
iJ_FJ[ U } ;
L 0kK' n? !n4p*<Y6 template < typename T1, typename T2 >
kQXtO) struct result_2
gio'_X {
^YzFEu$ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
6dO )] } ;
kK nz
F YK#bzu ,! binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
O#Ab1FQn \?)@
#Qs template < typename T >
6P;JF%{J typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%7q,[g8 {
z8+3/jLN0B return fn(pk(t));
6R% I) }
X_XeI!,b template < typename T1, typename T2 >
IGs!SXclCs typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g9OO#C> {
HgY"nrogt$ return fn(pk(t1, t2));
eS9/-Y }
?g2Wu0< } ;
A][\L[8X l= % v Px:PoOw\ 一目了然不是么?
(</cu$w>H) 最后实现bind
D t\F]\6sd }ex2tkz tv,iCV template < typename Func, typename aPicker >
u(\O picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
a2fV0d6*l {
B@dA?w.x return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
p;Kw$fQ? }
:~BY[") 'VCF{0{H~ 2个以上参数的bind可以同理实现。
s)W^P4< 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。
T:S+Pt~ g!5`R`7 十一. phoenix
x]6OE]]8L Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Zuod1;qIh aB~?Y+m for_each(v.begin(), v.end(),
;,n{6` (
H
`Fe|6I& do_
9r%O [
Ak[}s|,) cout << _1 << " , "
=rcqYPul0 ]
O#fGHI<43[ .while_( -- _1),
X2!vC!4P?L cout << var( " \n " )
5F$ elW )
\gy39xoW( );
pA9^-:\* io^^f| 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:
EX UjdJs" 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
5
rkIK operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
W\gu"g`u 那么我们就照着这个思路来实现吧:
U#R=y:O? r8rU+4\8< <zH24[ template < typename Cond, typename Actor >
:Zl@4} class do_while
0 3kzS ]g {
lpLjfHr Cond cd;
.p&4]6 Actor act;
uG@Nubdwuy public :
m[,!
orq template < typename T >
xpt*S~ struct result_1
8W
Mhe=[ {
V~`
?J6 typedef int result_type;
XfmPq'#Z } ;
!8M]n vx /NG$ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
jHq.W95+P
ju`x template < typename T >
@13vn x typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;QQLYT {
.~qu,q7k~ do
Zoh[tO {
k2o98bK&; act(t);
8C3oj }
+gh6eY8 while (cd(t));
chW 1UE return 0 ;
y`!~JL* }
8V@ /h6-e, } ;
{H{u[XR[z nE# p
Ry] gnF]m0LR 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
p=_K P9 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。
<m:8%]%M6 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。
S*<+vIo 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。
Svj%O( 下面就是产生这个functor的类:
f"j~{b7 86$9)UI +c!v%uX template < typename Actor >
Ub!MyXd{q class do_while_actor
Bfwa1#%? {
," ~ew , Actor act;
c.y8 x public :
]wCg'EUB do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
%_N-~zZ1E ;@xSJqT template < typename Cond >
o8c4h<, picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Cc7PhoPK } ;
~YO99PP 9`eu&n@Z ;2-%IA, 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
;L(2Ffk8 最后,是那个do_
|%.V{vgP7 .jW+\mIX Lq.aM.&;# class do_while_invoker
ibo{!>m {
FYh+G-Y# public :
^\:"o template < typename Actor >
JG-\~'9 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
N9 yL(2 {
gOaL4tu return do_while_actor < Actor > (act);
[;yEG$)K }
p\T.l<p } do_;
70IBE[T& >DqV^%2l 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
g9~>m JR 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
luAmq+ 最后来说说怎么处理break和continue
f/Cf2
K 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。
T@0\z1,~S 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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