一. 什么是Lambda
fjqd16{Q 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
\[]4rXZN0 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,
kq>I?wg L1MG("R =<r1sqf
XJA];9^ class filler
Z1U@xQj {
I(qFIV+HR public :
CE|rn8MB void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Lr*\LP6jx3 } ;
8)YDUE%VH Eg_ram`\R O0sLcuT$ 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:
vSwRj<|CF [`!%u3 O&@CT] )8 ,3Aiz|v- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
a-NicjV# V=H :`n3k Bm+Ca:p% 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
+?6@%mW' !WTL:dk &&
b;Wr xks Me 二. 战前分析
2k^'}7G% 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。
{vp*m:K 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
[G"Va_A8 5Rae?*XH kTm}VTr
1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
C ~04#z_$ /* --------------------------------------------- */
A(+%DZ vector < int *> vp( 10 );
gvFCsVv<{ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
7Q?^wx /* --------------------------------------------- */
a2eE!I sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
@jKB[S;JSn /* --------------------------------------------- */
&W*^&0AV int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
f%rZ2h) /* --------------------------------------------- */
wotw nE for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
sAoxLI /* --------------------------------------------- */
BCh|^Pk for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
">vi=Tr HbJ^L:/ 9u%(9Ae H'&[kgnQ@ 看了之后,我们可以思考一些问题:
/25Ay 1._1, _2是什么?
s133N? 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。
0x fF 2._1 = 1是在做什么?
5 &0qr$ 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。
<,y> W! 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。
es< XfN(7d0 ^95njE`>t` 三. 动工
[gj>ey8T 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
@]Lu"h#u= mB"1QtD 1o?uf,H7O 0!M'z template < typename T >
>+):eBL class assignment
P=Su)c {
z#2n+hwE T value;
R$;TX^r'o& public :
)T^xDx assignment( const T & v) : value(v) {}
i:1
@ vo template < typename T2 >
?@;#|^k9
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
PJ^qE|X } ;
U_WO<uhC IRTD(7"oyp wZWAx 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
pj7v{H + 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
1:J+`mzpl z7TyS.z 6w[EJ;=p_ )W&{OMr class holder
W:K '2j {
PlCj<b1D: public :
BAtjYPX'w template < typename T >
jwP5pu assignment < T > operator = ( const T & t) const
^!gq_x {
gU1Pb]] return assignment < T > (t);
l z-I[*bA }
}Eh &' } ;
O&,8X-Ix }_5 R9w]" Udq!YXE0 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:
B<0Kl.V Sb(OG 6 static holder _1;
h}kJ,n Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
;%;||?'v F~eY'~&H} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
-+0kay% 而不用手动写一个函数对象。
^b.#4i(v 6[SIDOp*^ "lSh4X bc3`x1)\^ 四. 问题分析
`evF?t11X 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。
&xUD( 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。
?'_6M4UKa 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
|gIE$rt-~W 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
fH$#vRcq 下面我们可以对这几个问题进行分析。
O8SE)R~ _
j`tR: 五. 问题1:一致性
SZ}=~yoD( 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?|
v*%52_ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
ESYF4-d+ V@[C=K struct holder
:2K@{~8r {
]qxl^Himq //
Dp!91NgB p template < typename T >
2t
PfIg T & operator ()( const T & r) const
{Ay dt8 {
~9E_L?TW* return (T & )r;
T^(> 8/O }
L#zD4L } ;
P-3f51 Q =1@LMIi5x 这样的话assignment也必须相应改动:
EC 1|$Co Pc2!OQC'"" template < typename Left, typename Right >
UtP|<]{ class assignment
-Jw4z#/- {
: ^("L,AF Left l;
M:b#">M Right r;
8;r #HtFM public :
*0to,$ n assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
_{-[1-lN5_ template < typename T2 >
dDIR~!T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
]!&$&t8. } ;
G]4Ca5;Z!N m(*rMO>_ 同时,holder的operator=也需要改动:
n,2
=^i K^) template < typename T >
mEsb_3?#+ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
ft$RF {
|`t 6lVO,Z return assignment < holder, T > ( * this , t);
X%3?sH }
{ywwJ uYWD.]X;[ 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。
+`_0tM1 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
oQObr O9p s?{g return l(rhs) = r;
m\X\Xp~A 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。
h<TZJCt 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
-Ep#q&\ %,~?;JAj template < typename Tp >
\2e^x class constant_t
`$S&:Q, {
&JcatI const Tp t;
-5 D<zP/ public :
%1.F;-GdsW constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
YO$D- template < typename T >
f&mi nBU const Tp & operator ()( const T & r) const
1P*hC< {
kDMvTVd return t;
HE%/+mZN }
bWAa:
r } ;
q\]X1N FK593z 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
?-vWNv 下面就可以修改holder的operator=了
849,1n^ C5 Q!_x( template < typename T >
)iQ^HZ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
6]Is"3ca {
^n(FO,8c return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
D2kmBZ3 }
#$x,PeG S`U8\KTi 同时也要修改assignment的operator()
0B7G:X0 d]`6N template < typename T2 >
L_RVHvA=M/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
jr? /wtw 现在代码看起来就很一致了。
HFZ'xp|3dn tVEe) QX 六. 问题2:链式操作
{0Y6jk>I 现在让我们来看看如何处理链式操作。
$_E.D>5^%7 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
;Pt8\X 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
/HpM17
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
+tT" 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
~x\uZ^: >&KH!:OX| template < typename T >
Q(nTL WW struct result_1
q.`<q {
G
rp{
. typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
C2"^YRN, } ;
ZBK0`7#&EH H3<tsK=: 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
8 O9^g4? 8qg%>ZU4d template < typename T >
Lo{wTYt:J struct ref
,"(G {
t{jY@JT| typedef T & reference;
b>OB}Is } ;
w\o6G7 template < typename T >
= IRot struct ref < T &>
!6%?VJB|b {
LSou]{R typedef T & reference;
RI&O@?+U } ;
P'lnS&yA t-iXY0%& 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
-&>V.hi7 Fm0d0j template < typename T >
=wdh#{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
R+Hu?Dv&F {
|p&EP2?T return l(t) = r(t);
LJ/He[r|[ }
S3ooG1 4Ls 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
eV|N@ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
"dX~J3$ DOKe.k 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
kg]6q T;Y _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
J 7R(X _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
UpG DLb f^ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
5MB`yRVv 最后的布局是:
I]v2-rB&- Add
(yqe4 / \
DJ, LQj Divide 5
[g/D<g5O / \
z_$c_J _1 3
g2|Myz) 似乎一切都解决了?不。
i"0Bc{cQ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
5p[}<I{ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
QPDh!A3T OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
FpRYffT 9u n?EgC8b9 template < typename Right >
#XDgvX > assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
=#V^t$ Right & rt) const
&<BBPn@\ {
Kq3c Kp4 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
\dtiv& x }
-<s Gu9 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
t^~vi'bB 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。
@./h$]6 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
H~+A6g]T 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
~i5YqH0 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
4f[%Bb 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
1l$Ei,9 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:
>9&31wA_ 1y'Y+1.< template < class Action >
e
Wux class picker : public Action
^~YT<cJ1h {
wsWFD xR public :
(?r,pAc: picker( const Action & act) : Action(act) {}
SV>tw`2 // all the operator overloaded
=9jK\ T^ } ;
A9MM^jV8 <giBL L! 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。
10FiA; 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:
|:1{B1sqA 13X}pnW template < typename Right >
7y'uZAF picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
^<CVQ8R7 {
D!rPF)K
) return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
7&ED>Bk }
}mj9$=B4 AEyvljv Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
]u|fLK.| 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
b5NVQ8Mq 8F}drK9>F template < typename T > struct picker_maker
'I]XX==_ {
)!"fUz$ typedef picker < constant_t < T > > result;
+-!E%$ } ;
m\`>N_4*9 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
e2O6q05 ?Q {
nqyD>> typedef picker < T > result;
_?
gCOr } ;
j,k3]bP bE _8NA"2 下面总的结构就有了:
qiNVaV\wr| 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。
8>v_th 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。
@sXv5kZ: picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Al-`}g+^ 至此链式操作完美实现。
~#pATPW@( FJ;I1~?? YaC%69C' 七. 问题3
$H)^o! 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
4@PA+(kvS w 9dkJo template < typename T1, typename T2 >
``-N2U5 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
` =>}*GS {
3_ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
S+T/(-W }
h aAY =: ')"+ a^c 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
CvoFt=c$jE {X!OK3e template < typename T1, typename T2 >
rW{!8FhI struct result_2
0pZvW {
1R2IlUlzFr typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
&9yZfp } ;
\2\{c1df y)G-6sZ/ 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?
-> cL) 这个差事就留给了holder自己。
>P/36' k#].nQG
QZzamT)" template < int Order >
_ \D% class holder;
w*qj0:i5as template <>
g>lZs class holder < 1 >
]S6Gz/4aV+ {
?KC(WaGJQ public :
x)PW4{3qR template < typename T >
\9?[|m
z struct result_1
5n@YNaoIb {
UqP{Cyy{ typedef T & result;
{&51@UX } ;
}v ZOPTP template < typename T1, typename T2 >
*1)>He$qL struct result_2
8u[_t.y4m {
WK{`_c
U^ typedef T1 & result;
'cD?0ou`o } ;
pQz1!0 template < typename T >
[YDSS/ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
$V~@w.-Z# {
Lljn\5!r< return (T & )r;
B~]Kqp7yU }
n!jmxl$ template < typename T1, typename T2 >
jZXa
R typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
d][
Wm {
oZ'a}kF return (T1 & )r1;
N^L@MR- }
(80m'.X } ;
s0SzO,Vi 4#$#x=: template <>
?
#K|l* class holder < 2 >
]E`<8hRB {
Pe,>ny^J1 public :
J@3, template < typename T >
GY~$<^AK struct result_1
zx.qN {
{EgSjxfmw typedef T & result;
U+S=MP
}: } ;
n]4E>/\ template < typename T1, typename T2 >
Uj!3MF struct result_2
IKD{3cVL {
cn'>dz3v typedef T2 & result;
m:H^m/g } ;
m^A2
8X7 template < typename T >
1Viz`y)^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
DH(<{ #u {
FQZ*i\G>> return (T & )r;
TGCB=e }
2b"*~O; template < typename T1, typename T2 >
qE)FQeN typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
E7 Cobpm {
tLE8+[
SU return (T2 & )r2;
? x)^f+:9| }
q
W(@p` } ;
M:+CW;||! ,-UF5U KOcB#UHJ 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> >。
Bkcwl 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
z*.AuEK? 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
^m\o(R Kd\0nf6 return l(i, j) = r(i, j);
1/DtF 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
j\y;~
V wi2`5G6|z return ( int & )i;
^z?b6kTC return ( int & )j;
!cW rB9 最后执行i = j;
v rs 可见,参数被正确的选择了。
:'%6 q<YM,%mgj B%F]K<
L}Z.FqJ CoN[Yf3\ 八. 中期总结
Al$z.i?R 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
oi #B7 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
wuqe{? 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
(NJ{>@& 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
LlTD =tJ0 EGu%;[ BA;r%?MRL V DFgu T.bFB+'E| J
En jc/ 九. 简化
%cF`x_h[j 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
.D*Qu} 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
-^p{J
TB+ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
DE(XSzX 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
]*0zir/ +-*/&|^等
z/7q#~J, 2. 返回引用。
5P,&VB8L =,各种复合赋值等
V?mP7 3. 返回固定类型。
+R'8$ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
?ANWI8'_j 4. 原样返回。
~f<']zXv operator,
~ k*]Z8Z 5. 返回解引用的类型。
[ 8Ohg operator*(单目)
/!6 'K 6. 返回地址。
3.&BhLT operator&(单目)
Iiy5;:CX:q 7. 下表访问返回类型。
9{Hs1MD[ operator[]
zJDHDr 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
-E-#@s operator<<和operator>>
N_Us6X V)$!WPL@ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
[gW eD 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
:jiEn
y }">r0v!3 template < typename Left >
Ycr3$n]e struct value_return
VU3RFl {
HE}0_x. template < typename T >
mxlh\'b struct result_1
Xaz "! {
[4Q;(67 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
KzHN|8$o } ;
[LVXXjkFI |$WHw*F^ template < typename T1, typename T2 >
9*" struct result_2
-]3 K#M)s {
(HNc9QVC'W typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Mc,79Ix" } ;
,np=m17 } ;
2Kxb(q" T?3Q<[SmI J= A)]YE 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
[S6u:;7 fUw:jExz 下面我们来剥离functor中的operator()
"Q: Gd6?h; 首先operator里面的代码全是下面的形式:
x^s,<G Q 3WD!Z8y return l(t) op r(t)
cU;Bm}U return l(t1, t2) op r(t1, t2)
w2B)$u return op l(t)
wNa5qp
0 return op l(t1, t2)
=!TUf/O- return l(t) op
L>Y+}]~ return l(t1, t2) op
C[FHqo9M?H return l(t)[r(t)]
PT>b%7Of return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
@A[)\E1 %. 1/#{ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
v
:pT(0N 单目: return f(l(t), r(t));
1}VaBsEV return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
yP"2.9\erH 双目: return f(l(t));
5/.W-Q\pl} return f(l(t1, t2));
yi$CkG} 下面就是f的实现,以operator/为例
1AJ6NBC&c Vgm*5a6t struct meta_divide
XIcUoKg^ {
^".OMS"! template < typename T1, typename T2 >
m?S;sew@5 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
rm-d),Zt {
M=,pn+}y> return t1 / t2;
O-,
"/Z }
* +
T(i } ;
! ._q8q\ &}DfIP< 这个工作可以让宏来做:
y##h(y Y3 $jNuV #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Sca"LaW1 template < typename T1, typename T2 > \
p?gm=b# static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
#A)V 以后可以直接用
J|WE&5' DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
+n1!xv] 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
y
4i3m(S (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
R ]Ev=V'U fe\lSGmf @.;+WQE 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
}geb959 ,dRaV</2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
93*csO?Db class unary_op : public Rettype
p%I)&- 8 {
N[Z`tk?- Left l;
lY,^ public :
eo+<@83 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
f-~Y ~[CFs'`(2 template < typename T >
;L-=z]IR, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7|}4UXr7y {
P@N+jS`Vf return FuncType::execute(l(t));
/ }
9=j9vBV GDLw_usV template < typename T1, typename T2 >
xvl$,\iqE typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
v ,")XPY {
8maWF.xq return FuncType::execute(l(t1, t2));
x/,;:S }
12 p`ZD= } ;
\HGf!zZ R+LKa Z 1Vpti4OmU 同样还可以申明一个binary_op
NK|UeL7ght GxdAOiq; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
&nEL}GM)E class binary_op : public Rettype
|k.'w<6mb9 {
#xtH6\X Left l;
xmg3,bO Right r;
eiK_JPF A- public :
*PF<J/Pr binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
.n<vhLDQn $zP5Hzx template < typename T >
2yA)SGri typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
U[wx){[| {
bq/Aopfr return FuncType::execute(l(t), r(t));
kj6:P$tH }
~0MpB~ {xd =E9\fRGU template < typename T1, typename T2 >
YTTyMn typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%IsodtkDu {
f.w",S^ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
D:T]$<=9 }
i{^T;uAE } ;
wOAR NrPx2 o/N!l]r H )ej]DXy 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
ACyK#5E 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Mj@2=c DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
7
$y;-[E[ 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。
&g|[/~dIr 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
-[=~!Qr: 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。。。
$a_y-lY 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
3;>ls~4 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)
NO!Qo: 下面是修改过的unary_op
|5 V0_79
y[m,t}gi template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
I?rB7*: class unary_op
[
<X% {
A.>mk598 Left l;
'rB%a< [
U:C62oK, public :
JL6$7h 4>,X.|9{ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
nH#>_R
( C hF~ template < typename T >
Y-ao
yoNS struct result_1
UGAV"0 {
<YyE1| typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
(%6fMVp } ;
|nNcV~%~ Sf?;j{?G template < typename T1, typename T2 >
Vuz.b.,i` struct result_2
=F+v+zP7P {
v~mVf.j1 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?+]=|hN } ;
ZDW9H6ux i.mv`u Dm template < typename T1, typename T2 >
M@ U>@x; typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
OjGI
! {
:8`A return OpClass::execute(lt(t1, t2));
KQr+VQdq> }
b1C)@gl !Z l5D)UO template < typename T >
t]HY@@0g typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w9'>&W8T {
"<iH8MzZ return OpClass::execute(lt(t));
*qzdt^[ xo }
zxn|]PbS ep6+YK:cn } ;
flCT]ZR VM$n|[C~ $yx\2 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
6ld4'oM 好啦,现在才真正完美了。
">[#Ops-;$ 现在在picker里面就可以这么添加了:
*D|a`R!Y WZ' Z"' template < typename Right >
1Dr&BXvf]8 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
7( 84j5zb {
ei5YxV6I return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Ja6 KO2}p }
6*Z7JiQ0 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。
.lcp5D[( 2F2Hl DZqPCMz)^ k!Yc_ZB:*l cC-8.2 十. bind
AlQhKL}|s 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。
mG1~rI 先来分析一下一段例子
C~2!@<y p]kEH\
sh TsFhrtnx&X int foo( int x, int y) { return x - y;}
-lo?16w bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
9"P+K.% bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
M+%Xq0`T 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。
<@Q27oEuA 我们来写个简单的。
d]0:r]e 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
w;,34qbf 对于函数对象类的版本:
T?RY~GA m}l);P^ template < typename Func >
<H^jbK struct functor_trait
GlJ[rD {
{4S UGo> typedef typename Func::result_type result_type;
~uhW~bT } ;
AMyg>n! 对于无参数函数的版本:
Y#os6|MV# ~:Rbd9IB template < typename Ret >
0z/*JVka struct functor_trait < Ret ( * )() >
TnQ>v{Rx {
P&Keslk typedef Ret result_type;
Pxl, " } ;
:'T+`( 对于单参数函数的版本:
2^B_iyF; "AagTFs(i template < typename Ret, typename V1 >
=NY;#Jjn struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
{]\7
M|9\
{
wa@Rlzij> typedef Ret result_type;
!Q>xVlPVu } ;
{ {\oC$ 对于双参数函数的版本:
KkUK" Vc KPToyCyR1 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
A}lxJ5h0 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
%mQ&pk {
as@8L|i* typedef Ret result_type;
qxI$F } ;
?-j/X6(\( 等等。。。
^Q#_ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
%2:UsI ^0zfQu+! template < typename Func >
5'set? struct func_return
6_%Cd`4Z {
cq[9#@
4= template < typename T >
{YiMd
oMhg struct result_1
jj`#;Y {
Ovx
* typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
li[[AAWVm } ;
h3
HUdu Z Qlk 5 template < typename T1, typename T2 >
6)1PDlB struct result_2
`dm*vd {
OkC.e')Vx typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
vhF9|('G } ;
+JI,6)Ry } ;
'u.Dt*.Uq !/,oQoG 43k'96[2d 最后一个单参数binder就很容易写出来了
l0'Yq%Nf Nk@-yZ@,8 template < typename Func, typename aPicker >
Mst%]@TG class binder_1
[0Xuo {
GFT@Pqq Func fn;
N5K(yY_T aPicker pk;
Milp"L?B% public :
+[
?!@) ` +YtTK template < typename T >
#H7
SLQr\ struct result_1
JLm3qIC {
Dspvc typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Pyuul4( } ;
)<HvIr(xr Zd-qBOB2L template < typename T1, typename T2 >
=bh: U90y struct result_2
1{M?_~g4 {
y CHOg typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
VKPEoy8H } ;
wa,`BAKJ+F *w;?&)8% binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
S
}`f& f2c<-}wR template < typename T >
-n7@r typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
D zD5n {
.iV=ybMT return fn(pk(t));
<h#7;o }
o1#3A template < typename T1, typename T2 >
#)}BY"C% typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C] Fw*t {
V(Pw|u"
e return fn(pk(t1, t2));
'|gsmO }
7l7VT?<: } ;
&/[MWQ T"P}` mT b;
of9hY 一目了然不是么?
Hx6ODj[- 最后实现bind
]0'cdC s 4rva G@a jUE:QOfRib template < typename Func, typename aPicker >
>h8m8J picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
J,,VKA& {
AO`@&e]o return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
XcNL\fl1 }
"<|KR{/+ |-6`S1. 2个以上参数的bind可以同理实现。
8G)~#;x1 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。
DSHvBFQ ^GV'Y 十一. phoenix
=( ZOn=IL Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
NUM!'+H_h 5$+7Q$Gw for_each(v.begin(), v.end(),
UA'bE~i (
-Y+pLvG* do_
g<;pyvq|: [
,]\cf cout << _1 << " , "
P8=|#yCi ]
_f2rz+ .while_( -- _1),
jy0aKSn8 cout << var( " \n " )
mKtMI!FR )
U;3t{~Ym );
}o]}R#| (su7*$wV 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:
$`UdG0~ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
&L0Ii)Ns operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
#NyO' 那么我们就照着这个思路来实现吧:
)7Hx<?P P4)Q5r gm5%X'XL template < typename Cond, typename Actor >
L[44D6Vg class do_while
E[t[R<v,P! {
VEa"^{,w Cond cd;
:C^{Lc Actor act;
Mh3.GpS public :
?IeBo8 template < typename T >
[[_>DM struct result_1
Z[[*:9rY| {
ag8)^p'9 typedef int result_type;
a
7v^o` } ;
:o`
<CO F
]X<q uuL do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
;4-$C =& 3KqRw (BK template < typename T >
!DA4q3-U>> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5vD\?,f E {
h)sT37 do
'r=2f6G>cP {
vg?(0Gasm* act(t);
6{d?3Jk }
f\?Rhyz while (cd(t));
:!Z |_y{b return 0 ;
FLJ&ZU=s }
prM)t8SE } ;
J|jvqt9C % dFz[b DMA7eZf'Hv 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
~9rNP{+ 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。
D4"<suU|. 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。
vD2(M1Q 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。
:?EZ\WM7 下面就是产生这个functor的类:
C!547(l[ 29 !QE>Q &!;o[joG template < typename Actor >
lNc0znY class do_while_actor
PC"=B[OlJ {
4D5Wse Actor act;
)M.g<[=^ public :
q%bFR[p<* do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Tn,_0 l %zbx"%x template < typename Cond >
iiuT:r picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
x]Nx,tt } ;
gCYe^KJ |H8C4^1Rq Uun0FCA> 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
(MqQ3ys 最后,是那个do_
BGVnL}0 GLub5GrxR 7H6Ge-u class do_while_invoker
731RqUR {
j+fF$6po#t public :
DB|w&tygq template < typename Actor >
0gOca +& do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
O|Vc {
D\ZH1C!d return do_while_actor < Actor > (act);
Tw%1m }
Z;u3G4XlF } do_;
t?^!OJ:L t~}c"|<t 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
6 ym$8^ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
GGLSmfb) 最后来说说怎么处理break和continue
,|8aDL? 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。
irw5<l 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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