一. 什么是Lambda
JJ+A+sfdk 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
'T7=.Hq<4 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,
,?k~>,{3 fGz++;b<S Wt ,t5 d`g)(* class filler
dYn<L/# {
I8s%wY9 public :
z^etH/]Sy void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
icw (y(W } ;
6
#vc"5@M !/qQ:k-. '@WpJ{]A 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:
K4[XP]\jr B'kV.3t XS&oW 6M/*]jLq4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
\{RMj"w: l)m]<EX :1Y *&s 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
fEMz%CwH U^@8ebv mx ]a@tu v1m'p:7uGB 二. 战前分析
0)^$9Z 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
@8;0p 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
y. A]un1 IcDAl~uG @#?w>38y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2GB+st, /* --------------------------------------------- */
rRK^vfoJ` vector < int *> vp( 10 );
1/l;4~p7' transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
CB1AL]|3 /* --------------------------------------------- */
wRATe
0' sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
i=ztWKwKf /* --------------------------------------------- */
t]QGyW A] int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Tam\,j /* --------------------------------------------- */
`Qg#` for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
M.loG4r! /* --------------------------------------------- */
2!y %nkO* for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
=D"H0w <zw >.fN@8[ M10u? `"#0\Wh 看了之后,我们可以思考一些问题:
rK@ UCRf 1._1, _2是什么?
?#cX_ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
*a2y 2._1 = 1是在做什么?
tK$x=9M 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。
}_A#O|dxO 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。
Kr*s]O R\+O.vX 4 <&8`Q 三. 动工
;44?`[oP 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
c/g"/ICs @6~OQN - A\J:2a| HxgH*IMs template < typename T >
-54 class assignment
N;.cZp2 {
o3mxtE] T value;
)%}?p2. public :
dE_I=v assignment( const T & v) : value(v) {}
NyJ=^=F# template < typename T2 >
e+ZC<Bdh T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
}g? 9/)z } ;
lk5}bnd5 4/rdr80 e?&4; 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
9bDxml1 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
gXR1nnK -ty_<m] Dyx3N5?C &
q(D90w. class holder
zqq$PaH* {
mST/u>' public :
-9 AI@^q template < typename T >
E+ 65 assignment < T > operator = ( const T & t) const
z]NN ^pIa {
Cu%|}xq return assignment < T > (t);
w:}RS.AK }
7@.UkBOx } ;
(>
v1)*r C?FUc cI 4Qr16,Us 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
S> f8j?n kCRP?sj static holder _1;
]i=\5FH e Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
_Z:WgO]. &&}' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
)ow|n^D($M 而不用手动写一个函数对象。
ZQHANr=
6 O; qerE?i` ,R
j{^-k NhxTSyT"t 四. 问题分析
r lalr+Rf 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。
\advFKN 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。
Y9TaU]7] 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
t`
R#pQ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
,H3~mq] 下面我们可以对这几个问题进行分析。
CL*i,9:NR k,xY\r$ 五. 问题1:一致性
"28b&pm 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?|
,y[wS5li 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
BzqM$F(
L, +2kJuoj: struct holder
g/b_\__A {
P9/5M4]tt //
b!Q|0X.? template < typename T >
Z-RgN T & operator ()( const T & r) const
.0:twj {
V`V
Z[ return (T & )r;
#h@/~x r }
x4cP%{n } ;
swvn*xr 2*6b{}yJH 这样的话assignment也必须相应改动:
x8Rmap@L. \4q%
n template < typename Left, typename Right >
0/d+26lR class assignment
8[SiIuIV {
}vkrWy^ Left l;
YFD'&N,sx Right r;
LB_ylfg public :
`MAluu+b assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
AvdxDN template < typename T2 >
@Iz vObK T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
kAbRXID } ;
Ycypd\q/ W$7db%qFx 同时,holder的operator=也需要改动:
$j*j {}K N\ ?%944R template < typename T >
$d
M:
5y assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
[vkz<sL" {
,vEwck# return assignment < holder, T > ( * this , t);
.L[WvAo }
6RV]9 *R.Q!Lv+ 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。
$Scb8< 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
[L 0`B9TD~ 3!M;Z7qF] return l(rhs) = r;
%"~\Pu*> 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
+U9Gj# 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
OJn g
5K13 template < typename Tp >
bE
_=L=NG class constant_t
|?6r&bT {
6k"'3AKaR const Tp t;
f>i6f@ public :
Q#8}pBw constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
l\7N R template < typename T >
s0"S;{_# const Tp & operator ()( const T & r) const
w*[i!i {
:nYl]Rm return t;
#W,BUN} }
_sIhQ8$: } ;
E\Hhi.- 6%Ap/zvCZ> 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
;
mF-y,E 下面就可以修改holder的operator=了
Dk4Jg++ U2z1HIs template < typename T >
4*W ??(=j assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
U.<';fKnT {
]5W0zNb* return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Tct8NG }
'" LrGvkZ J<Di2b+ 同时也要修改assignment的operator()
yS0YWqv]6@ laN:H mR8 template < typename T2 >
/gT$ d2{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
4VINu9\V 现在代码看起来就很一致了。
mw)KyU#l,: ,<n >g; 六. 问题2:链式操作
W(ITs}O 现在让我们来看看如何处理链式操作。
_2+}_ >d 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。
O_aZ\28};C 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。
}z6@Z#%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。
%[0V> 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
nPh5(&E 3a #2 } template < typename T >
r4/G&m[V struct result_1
_]8FCO {
:4s{?IY)l typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
GlYNC&,VL } ;
8 hx4N NXsDn&&O 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:
j*@^O`^v
5Z/x Y& template < typename T >
wJM})O%SQ struct ref
_MQ) {
\}Fx'' typedef T & reference;
QPf*!E } ;
"&*O7cs$pA template < typename T >
4b]/2H struct ref < T &>
b,"gBg {
- &u]B$ typedef T & reference;
`s93P^% } ;
7/QQ&7+NkS 9r.Os 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
'fO[f}oa_. i[1K~yXq: template < typename T >
0dxEV] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
6L[ Yn?; {
:VpRpj4f return l(t) = r(t);
7(cRm$)L }
"F?p\I)( 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
#DK@&Gv 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Zp@j*P ~<
%%n'xmm 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
;8\w$SPP _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
h>\T1PM _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
iJ n< +5 调用divide的对象返回一个add对象。
J%ng8v5ex 最后的布局是:
y%%D=" Add
0Oy.&C T / \
j"6r]nc& Divide 5
"TW%-67 / \
B].V|8h _1 3
"(bnr0 似乎一切都解决了?不。
K8[vJ7(!| 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。
'J\nvNm 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。
`-@8IZ7 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:
t;005]'Mp ;e,_F/@` template < typename Right >
v2=Iqo assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
'fpm] *ig Right & rt) const
cV]c/*zA {
SOE5` return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
f_A'.oq+ }
eS(hLXE!7 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
We%HdTKT 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。
.*FBr7rE\ 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。
(gW#T\Eln 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。
{A!1s; 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。
Fg` P@hC 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?
l0Rjq*5hJ 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:
0"l*8%g &1nZ%J9 template < class Action >
bloe|o! class picker : public Action
l Tpn/ {
9*fA:*T public :
O7<- - picker( const Action & act) : Action(act) {}
Qm9r>m6p@N // all the operator overloaded
iczJXA+ } ;
Ot,_=PP T''PzY!Qf 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。
O*qSc^ 9q 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:
KWuc*! W`^euBr7R> template < typename Right >
&Bn>
YFu picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
.T!R]n {
}jL_/gvgy return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
v67utISNI }
j%w}hGW%, 1=U(ZX+u Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
/NE<?t N 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。
+=_^4 W~" 'a9H/ template < typename T > struct picker_maker
He&7(mQ0^ {
;i;2cq typedef picker < constant_t < T > > result;
a"ct"g= } ;
Z}X oWT2f template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
V1yY> {
ZnrsJ1f: typedef picker < T > result;
v@xbur\L } ;
)># Y,/q s)dL^lj; 下面总的结构就有了:
#\P\(+0K 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。
3y#U|&]{ 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。
st7\k]J\ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
,Wbr;
zb 至此链式操作完美实现。
OV~]-5gau n0\k(@+k \OzPDN 七. 问题3
~]w|ULNa3| 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。
4+tKg*| P0mY/bBU template < typename T1, typename T2 >
k vuSE ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
G5l?c@o {
c}-ADr9 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
SlaHhq3 }
"VIoVu qj.>4d 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:
c4Leh"ry 8\lRP,- template < typename T1, typename T2 >
vC
[uEx: struct result_2
NMy+=GZu^ {
RV=Z$ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
qH=<8Iu } ;
#$dEg I$y6N"| 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?
,N1I\f 这个差事就留给了holder自己。
u3k{s K*/X{3 J; <i$ud&D template < int Order >
):L ; P) class holder;
au;ZAXM| template <>
,_iR class holder < 1 >
E9bc pup {
*NjjFk=R public :
C f(g template < typename T >
W1!Nq` struct result_1
tb1w 6jaU {
0|chRX typedef T & result;
|=rb#z& } ;
!uc"|S? template < typename T1, typename T2 >
n#
4e1n+I struct result_2
n7p,{KSQ {
1
k\~% typedef T1 & result;
=U`9_]~1c@ } ;
0Q{^BgW template < typename T >
gLzQM3{X9 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
it)!-[:bm {
Tya[6b!8 return (T & )r;
r^Mu`*x* }
JW2~
G!@ template < typename T1, typename T2 >
]w5j?h"b typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
sKniqWi {
YcdT/ return (T1 & )r1;
40m>~I^q} }
y3Q2d7G } ;
Mrly(*!U"@ ><DXT nt'x template <>
GS qt:<Qs class holder < 2 >
wqE+hKs, {
XdV(=PS!a@ public :
mIYM+2p template < typename T >
P^-daRb
struct result_1
~ \3j{pr {
aTi,gJ;* typedef T & result;
"8*5!anu- } ;
UC*\3:>'n template < typename T1, typename T2 >
bPMkBm struct result_2
E,gpi {
'nP;IuMP typedef T2 & result;
yr[HuwU } ;
%Q. |qyq template < typename T >
Z_WJgH2c typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
)9~-^V0A^> {
+et)!2N return (T & )r;
R.)w
l }
v?<Tkw ^F template < typename T1, typename T2 >
lCxPR'C| typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
th]pqhl> {
%O02xr= return (T2 & )r2;
g"|/^G_6S }
7&Qf))L } ;
GSa U:A .:A&5Y- K<~J*k<v 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> >。
4Tn97G7 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
!v?WyGbUg 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
z8*{i]j [l:}#5\]4 return l(i, j) = r(i, j);
;(0|2I'" 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
mb#&yK(h w)Wg 8 return ( int & )i;
OiJz?G:m return ( int & )j;
oQ/ Dg+Xp 最后执行i = j;
;T\'|[bY 可见,参数被正确的选择了。
8%#pv} C~q& Vm]u-R`{ i=aK ?^+ iVAAGZ>am 八. 中期总结
L/7YI\C2 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:
1#
;`1i 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
u3])_oj= 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
&N|`Q(QXS 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
2x<4&^ ,); -v4$ -E,p[Sp l#^weXSlk b1Fd]4H3P JH`oa1b 九. 简化
Rr"D)|Y;C( 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。
%(i(Cf8@ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
tL}_kK_! 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:
U2HAIV8 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
<MzXTy3\ +-*/&|^等
X(dHhO 2. 返回引用。
N)Qz:o0W =,各种复合赋值等
rLx'.: 3. 返回固定类型。
(c|Ry[$| 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
]JvZ{fA%* 4. 原样返回。
qfa[KD)!aB operator,
xXfFi5Eom 5. 返回解引用的类型。
vuO~^N]G operator*(单目)
7?a!x$-U( 6. 返回地址。
M$MFUGS' operator&(单目)
Kl]LnN%A{ 7. 下表访问返回类型。
ZDTp/5=?K/ operator[]
`~+[pY1r 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
R~H +.Vh operator<<和operator>>
?
H7?>ZE HrH!
'bd OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
Q/ ^a( 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
NK$BF(HBi KvkU]s_ template < typename Left >
%hV]vm struct value_return
qJYEsI2M {
j,CVkA*DY template < typename T >
PpWdZ struct result_1
r9!,cs {
,pR.HCR#Y typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
se`^g
,]P } ;
ve@E.` r>Cv@4/j template < typename T1, typename T2 >
eg(1kDMpn struct result_2
Ys+NIV#Q {
m`6=6(_p typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
dz=pL$C } ;
6<{XwmM } ;
[kL`'yi TpAso[r vG#,J&aW 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
WIYWql>* Bf8[(oc~ 下面我们来剥离functor中的operator()
!1[ZfTX^a 首先operator里面的代码全是下面的形式:
!]2`dp\! "eZ~]m}L0 return l(t) op r(t)
NEff`mwm5) return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Da&Brm return op l(t)
!(#d7R return op l(t1, t2)
@ *n oma return l(t) op
zr^"zcfz& return l(t1, t2) op
Bz4;R9_%I return l(t)[r(t)]
W WN2 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
^C70b)68 x yyEaB 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
eoxEnCU 单目: return f(l(t), r(t));
NQIbav^5 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
J>Bc-%.Q 双目: return f(l(t));
K?eY<L return f(l(t1, t2));
^\7GFpc 下面就是f的实现,以operator/为例
)| 0(#R !MEA@^$# struct meta_divide
)W |_f {
wH]Y1 m template < typename T1, typename T2 >
Q(/F7"m static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
WuMr";2*E {
!]l;n
Fd return t1 / t2;
DH!_UV }
OEhDRU%k } ;
A}G>JL wPl9% 这个工作可以让宏来做:
/kNSB; y4Lh:; #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
gzEcdDD template < typename T1, typename T2 > \
#D
.hZ=! static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
9F2MCqvcm 以后可以直接用
m(CAXq-t DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
j
W/*-: 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
,$bK)|pGV (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
T0"q,lrdxV Tzr'3m_ F5%IsAH 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
CtE <9? x\5v^$ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Ti&v9re%wO class unary_op : public Rettype
+l;A L5h {
RSBk^ Left l;
X1o=rT public :
=O>E>Q unary_op( const Left & l) : l(l) {}
[WO>}rGw4 7',WLuD template < typename T >
f[-$##S.~ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$PFE>=nM {
=i>i,>bv return FuncType::execute(l(t));
8K2=WYN }
='Yg^:n \-CL}Z}S template < typename T1, typename T2 >
6"/4@? typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
s3y"y_u {
y=LN|vkQ return FuncType::execute(l(t1, t2));
0,j!* }
S^A+Km3VB } ;
.~fov8 KN".0WU 0X}0, 同样还可以申明一个binary_op
t(p}0}Pp oW3|b2D template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
;nAI;Qw L class binary_op : public Rettype
jbp?6GW {
3u[5T|D' Left l;
mZ~f?{ Right r;
Zu|qN*N4 public :
R7/ET" binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
,M=s3D8C Q-Oj%w4e template < typename T >
z
m+3aF typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y=Om0=v {
.1jeD.l return FuncType::execute(l(t), r(t));
^J)0i_RS }
*vOk21z77d ~8U 0(n:^ template < typename T1, typename T2 >
v(=E R% typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
CTJwZY7 {
J=b'b% return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
z@v2t>@3k }
vrIWw?/z? } ;
#@J{ ) !
=*k+gpF wY"BPl]b 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
%Ot*k%F 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
!vq|*8 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
>1$Vh=\OI 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。
E_\V^ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
'oF
XNO 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。。。
-|I_aOC@ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
i?f;C_w 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)
WWT1_&0 下面是修改过的unary_op
Wpc8T="q 1NkJs& template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Xn02p,, class unary_op
MqRJ:x {
1vdG\$ Left l;
KBa0 a#a n+JY3 public :
ZqXp f Nka 3H7` unary_op( const Left & l) : l(l) {}
vbfQy2q "b) hj? template < typename T >
D9!$H!T _ struct result_1
OR}+)n{ {
yB|1?L# typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~SS3gL v } ;
L~C:1VG5 gt\kTn." template < typename T1, typename T2 >
vsJDVJ += struct result_2
)r?-_qj= {
4hzdc]
a typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
}
L_Zmi$ } ;
\2CEEs' Nh\o39= template < typename T1, typename T2 >
L_o/fTz4 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l#Vg=zrT {
z0Z1J8Qq6. return OpClass::execute(lt(t1, t2));
@2;cv?i) }
-d^'-s ]n3!%0]\ template < typename T >
28vQ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
k U0.:Gcc {
45&Rl,2 return OpClass::execute(lt(t));
MaPI<kYQv }
-A zOujSS UG[r /w5(F } ;
~K"nm {. _fSBb< RFX{]bQp9 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
!(gSXe)* 好啦,现在才真正完美了。
qae|?z 现在在picker里面就可以这么添加了:
Cj$:TWYIh[ <W+9h0c template < typename Right >
AH_qZTv0{Q picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Wb[k2V {
("{"8 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
wB&5q!{! }
Q>71uM%e` 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。
BGHZL~ h1l%\ 3ZH JKy~'>Q cICfV,j <@Vf:`a!P> 十. bind
J4@-?xj=\q 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。
zQ#*O'-n 先来分析一下一段例子
=T\=,B wJ7^)tTRF a&UzIFdB int foo( int x, int y) { return x - y;}
+(y8q bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
tG ZMIG_ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
v\_\bT1 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。
Sp*4Z`^je 我们来写个简单的。
Io[NN aF| 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
dMCoN8W 对于函数对象类的版本:
EiG5k.C@ `WnsM;1Y" template < typename Func >
xaVn.&Wl struct functor_trait
\j5`6}zm {
-m@PqJF^ typedef typename Func::result_type result_type;
"eqzn KT%u } ;
'GT^araz 对于无参数函数的版本:
'#=0q %V+"i_{m template < typename Ret >
:H wdXhA6 struct functor_trait < Ret ( * )() >
EB*C;ms {
}2iR=$2 typedef Ret result_type;
H5V>d } ;
*C<;yPVc 对于单参数函数的版本:
2pU'&8 DR,7rT{$ template < typename Ret, typename V1 >
'#h ORQB struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
5-y*]:g( {
,II3b(l typedef Ret result_type;
LrT EF
j } ;
#9Ect@?N0 对于双参数函数的版本:
V1pBKr)v .g1x$cQ1< template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
LAH">E struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
SOn)'!g {
Ie|5,qw
E typedef Ret result_type;
d4*SfzB } ;
wc.=`Me 等等。。。
iy_Y!wZ{ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Pq8oK'z- "j8)l4} template < typename Func >
O"Nr$bS(Y struct func_return
RRV%g! {
k!}(a0h template < typename T >
{u2Zl7]z^ struct result_1
Z) 2d4:uv {
CtV|oeJ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
gPT_}#_GxM } ;
8?Ju\W U$~6V%e template < typename T1, typename T2 >
@!u{>!~0 struct result_2
+L`}(yLJ)9 {
I:G8B5{J typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{-8Nq`w } ;
cz{`'VN}` } ;
{\CWoFht> 0c`nk\vUy c)B3g.C4m 最后一个单参数binder就很容易写出来了
6h2keyod V7r_Ubg@K template < typename Func, typename aPicker >
WZY+c class binder_1
(RV#piM {
>}%#s`3W1_ Func fn;
AvB=/p@] aPicker pk;
IZ7o6Etti public :
_+NjfF| d&raHF* template < typename T >
$
P5K struct result_1
X:$vP'B> {
yF?O+9R
A typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
"a(4]) } ;
P.C?/7$7Z+ |Z{#DOT template < typename T1, typename T2 >
?d^6ynzn struct result_2
Nr~!5XO {
Wc2&3p9 c typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
$!MP0f\q
g } ;
vI0,6fOd6 6?~9{0 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
B=L!WGl<! E+qLj|IU template < typename T >
lZL+j6Q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
H-+U^@w {
5WJ ~%"O return fn(pk(t));
#IvKI+" }
GdI,&|/ template < typename T1, typename T2 >
ye9GBAj
/ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2[ofz}k]r) {
gBv!E9~l return fn(pk(t1, t2));
[,,@>nyD }
vj%"x/TP } ;
#e-K It QK[^G6TI \} v@!PQl 一目了然不是么?
@jm +TW 最后实现bind
Pz{MYw 4KtD
k oI/_WY[t template < typename Func, typename aPicker >
][jwy-Uy; picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
; _c&J&I {
=VzJ>!0 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
j \jMN*dmV }
Qe>_\-f
VsL,t\67 2个以上参数的bind可以同理实现。
G\dPGPPM
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
i/+^C($'f Os'E7;:1h 十一. phoenix
//BJaWq Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
dN3^PK RU7+$Z0K for_each(v.begin(), v.end(),
q"<=^vi (
t3Gy *B do_
Os-Z_zSl6 [
JX&]>#6|E cout << _1 << " , "
m;l[flQ~ ]
@9|
jY1 .while_( -- _1),
o#\L4P(J cout << var( " \n " )
~*/ >8R(Y )
@i!+Z );
<Y7j' n /~u^@@. 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
+bLP+]7oZ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
xOKJOl operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Z9$pY=8^? 那么我们就照着这个思路来实现吧:
@2h hB W >IrQhSF
7;q0'_G template < typename Cond, typename Actor >
eLPtdP5k class do_while
IC'+{3.m8 {
Ft11?D
B Cond cd;
S/) ),~`4 Actor act;
9;v3
(U+: public :
<Hr<QiAK template < typename T >
F$tzsz,9n struct result_1
Nuot[1kS {
;&=CZ6vH typedef int result_type;
}.)R#hG? } ;
>8I~i:hn 3]?='Qq.( do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
^6kl4:{idE <M1*gz template < typename T >
_lk VT'] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0SYJ*7lPX
{
S?JCi= do
7V::P_aUY {
xIm2t~io act(t);
#~-Xt!I }
f|B\Y/*X while (cd(t));
Xydx87L/-e return 0 ;
/!5ohQlPJ }
PWl;pBo } ;
KBtqtE'(L ?%~p@ `RSiZ%Al 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Q2ne]MI 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
6AJ`)8HX 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
wE.jf.q 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
1gK^x^l*f 下面就是产生这个functor的类:
8Pa*d/5Y( '+/mt_re= 9ns( F: template < typename Actor >
59D'*!l- class do_while_actor
!Z2h?..O {
rBmW%Gv Actor act;
J&~I4ko] public :
4'#=_J do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
/c=8$y\%@ s3JzYDpy template < typename Cond >
!`=iKe&%E picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
<}~
/. Cx } ;
YX,;z/Jw2 seK;TQ3/7 VdM Ksx`r 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
@4*eH\3 最后,是那个do_
vzI>:Bf y|O3*`&m TDR|*Cs class do_while_invoker
Q3l>xh {
|+Rx) public :
v1yB template < typename Actor >
[C4{C4TX do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
q[qX O5 {
8BAe6-*S8 return do_while_actor < Actor > (act);
lH_pG ~ }
K\Q4u4DjbJ } do_;
%1k"K~eu |;a$
l(~< 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
t'$_3ml 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
4uO88[= 最后来说说怎么处理break和continue
xM<aQf\j 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。
OCdX'HN5Y 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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