一. 什么是Lambda
N*{>8iFo4 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
=N?K)QD` 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,
L=v"5)m2R -egu5#d> VGL!)1b {0J
(=\u class filler
\f-HfYG {
/9k}Ip public :
_[p@V_my void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
O{&wqV5m" } ;
7a#zr_r 'kE^oX_ ~'u %66 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:
TM*<hC k1sR^&{l
1k39KO@ ]/TqPOi: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
$hgsWa y0b FzR9 Fq`wx 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
rvwfQ'14 .4cOMiG hcJny RI0+9YJ 二. 战前分析
-)o0P\cTEt 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。
bqI| wGCA" 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
?YA5g' l PTf.(B"z kFZjMchm A for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
zrazFI0G /* --------------------------------------------- */
Z:kX9vw. vector < int *> vp( 10 );
se^(1R k transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
+jrMvk" /* --------------------------------------------- */
m
L,El2 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
YA'_Ba(v) /* --------------------------------------------- */
jb
{5
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
6u-aV /* --------------------------------------------- */
:d`8:gv? for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
63Dm{
2i}F /* --------------------------------------------- */
$P7G,0- for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
H>Ws)aCq lk. ; }rbsarG@ 1Yb9ILX[J 看了之后,我们可以思考一些问题:
BdYl
sYp 1._1, _2是什么?
> qDHb' 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
"YQ%j+ 2._1 = 1是在做什么?
^{(i;IVG 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
p}{V%!`_ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
!tr
/$ .0H!B#9 F)Qj<6 三. 动工
,`nl";Zc 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
O,A}p:Pgs }y P98N5o /{7we$+,p AYLCdCoK. template < typename T >
].,TSnb class assignment
/*2sg>e'QF {
cQ<* (KU T value;
cc|"^-j-7 public :
G ?&T0 assignment( const T & v) : value(v) {}
e) x;3r"j template < typename T2 >
M~ ^ {S[o T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
ZPolE_P7 } ;
JJn+H&[B 9'S~zG%{ Uk0]A 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
dtT2h>h9 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
kn 1+lF@ A_\ZY0Xt sJ(q.FRM' 4 fxD$%9 class holder
?=lnYD j {
;N/=)m public :
}^/;8cfLY template < typename T >
-a(\(^NW assignment < T > operator = ( const T & t) const
Z<t(h=? {
B%e#u.'6 return assignment < T > (t);
.1 =8c\% }
B,dHhwO*l } ;
+iL,8eW p<9e5`&I Y><")% 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:
_-.~>C !1M=9 ~$! static holder _1;
iTq~^9G Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
hm5A@Z )xMP for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\jcEEIEi 而不用手动写一个函数对象。
=*u:@T=d5 Gr
a(DGX VSI.c`=, yt-F2Z& 四. 问题分析
<(%cb.^c=N 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
ErDt~FH 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
)5M9Ro7 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
95G*i;E 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
9ywPWT[^ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
.+"SDtoX T'TxC) 五. 问题1:一致性
/rqaUC )A 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
-}?ud3f< 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
tt7l%olw 4gNF; struct holder
Cq0S8Or0 {
\I4*|6kA //
;_ ^"} template < typename T >
(n~e2tZ/ T & operator ()( const T & r) const
K)`\u7Bu {
L,F )l2 return (T & )r;
XU}sbbwu }
W]v[Xm$q } ;
.2jG~_W[ pSq3\#Twr 这样的话assignment也必须相应改动:
)n[ oP% [@qUQ,Ie template < typename Left, typename Right >
bh8IF,@a class assignment
32flOi: {
sDH|k@K Left l;
')ErXLP_ Right r;
&dV|~xA6N public :
FB0y assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
z
<"7vR template < typename T2 >
h4GR:` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
2Q,8@2w; } ;
:K3nJ1G& ?CQ\94kO 同时,holder的operator=也需要改动:
g]g2`ab | (zFUC] template < typename T >
_faI*OY8 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
V^t5
Y+7 {
s1!_zf_ return assignment < holder, T > ( * this , t);
@
P=eu3 }
ezt_ct/Z A;sd rA 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。
$rySz7NI 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
C_[V[k0( <N %8"o return l(rhs) = r;
\Mv8pU 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
;n*N9-|. 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Z:#-4CiP H>-?/H template < typename Tp >
{V!Jj6n class constant_t
({cgak {
"mAVkq~ const Tp t;
N>OF
tP public :
nFl=D=50- constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
AcN~Q/xU template < typename T >
-ANp88a const Tp & operator ()( const T & r) const
F*QD\sG: {
=GQ?P*x|$ return t;
}0#cdw#gH }
>?,arER } ;
bp6 La`+ lHpo/R: 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
[)`9euR% 下面就可以修改holder的operator=了
*|x2"?d-F: C.{*|#&GAt template < typename T >
icF -`m assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
P'D~Y#^ {
Y"mD)\Bw? return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
,>%AEN6N2 }
3:a}<^DuCS
]D7z&h 同时也要修改assignment的operator()
S{Au%Rs xXK7i\ny template < typename T2 >
HnVUG4yZTD T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
5FHpJlFK, 现在代码看起来就很一致了。
S\Qh#yFT #](k,% 2 六. 问题2:链式操作
4];Qpln 现在让我们来看看如何处理链式操作。
x#e(&OjN7 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。
Y9m'RFZr 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。
{=7W;uL 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。
HLAYmXX"w 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
V9"Kro 0.nS306
template < typename T >
@ -JD`2z struct result_1
c3|;'s {
^Y xqJy typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
?Z]}G } ;
\1RQ),5 %] _c%]RE 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:
UJoWTx c?d+>5"VX template < typename T >
4i[3|hv' struct ref
+I2P{7 {
0-g,C=L typedef T & reference;
K+H?,I } ;
Z>a_vC template < typename T >
b]mRn{r? struct ref < T &>
DB_
x {
71Ssk|L typedef T & reference;
9U58# } ;
/U)w:B+p/g +U^dllL7 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
ap\2={u^| g4d5G=y template < typename T >
lw? f2_fi typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
w"-bO ~5h {
ls,gQ]B:P return l(t) = r(t);
")HTUlcAe} }
)G
,LG0"- 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。
Z8kO*LYv 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
QA.B.U7! YjS|Ht-> 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
J mFzSR?} _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
;oC85I _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
iTbmD +5 调用divide的对象返回一个add对象。
,^|+n()O 最后的布局是:
.gT@_.ZD9 Add
8&ZUkDGkJ / \
R]/F{Xs Divide 5
^k^%w/fo / \
.4F(Y_c _1 3
d"5:/Mo 似乎一切都解决了?不。
nH% / 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。
+ 7E6U* 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。
pWps-e 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:
jzEimKDE's Bi
kCjP[b template < typename Right >
b]Rn Cu" assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
1WcT>_$ Right & rt) const
J~<:yBup} {
4pq >R return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?Dm! ;Z+7 }
BD=;4SLT 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
$F G4wA XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
&.<{c
`- 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
:!tQqy2 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
5qG7LO. 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
X/i8$yqv 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?
:n'QNGj 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:
fgl"ox YQ37P?u@ template < class Action >
Rl3KE)< class picker : public Action
V%ykHo {
e@0wF59 public :
[Bpgb57En picker( const Action & act) : Action(act) {}
p//">l=Ps // all the operator overloaded
Os@ofnC } ;
F6Q #{Ufq M?$-u 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。
\|j`jsq 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:
a+weBF#Z PU?kQZU~) template < typename Right >
= "c
_<?=[ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
$am7 xd {
4)'5;|pI return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
sd8o&6 }
(: ZOoL Q:-H UbB Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
NZeI qhj 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。
}(M<sEK~ ^5,ASU template < typename T > struct picker_maker
-+Q,xxu {
'`[nt25N typedef picker < constant_t < T > > result;
Fl*@@jQ8cV } ;
!k<+-Lf:2 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
X dB#+"[ {
&.(ZO] typedef picker < T > result;
7Zu!s]t } ;
e>z7?"N \3)%p(' 下面总的结构就有了:
A%+~ 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。
>t*zY~R. 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。
YLobBtXc9 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Ubn5tN
MK 至此链式操作完美实现。
i7fpl b> 2u>4 >r]# 77d 七. 问题3
3<JZt.| 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。
"_#%W
oo &]vd7Q.t template < typename T1, typename T2 >
u3k+Xg: ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N.-Ryj&9 {
T5-4Q return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
G|^gaj '9 }
5>A3;P iNQk{n 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:
$(zJ ZibHT:n template < typename T1, typename T2 >
qM1$?U struct result_2
&LL81u6=S {
+p<Y)Z(>6 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
/;.M$}Z>` } ;
Xd|5{ 3tLh{S?uJ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
mDV 2vg 这个差事就留给了holder自己。
`Rm B{qgB 9wWjl}% 4-3B" template < int Order >
0|GxOzNd class holder;
uN`ACc)ESi template <>
*VRFs= class holder < 1 >
X^xu$d6 {
7d4RtdI public :
zNXkdw template < typename T >
cPS!%?}I struct result_1
7B&nV92S {
Ip2JzE typedef T & result;
;H\,w/E9 } ;
h/_z QR- template < typename T1, typename T2 >
zcZr
)Oh struct result_2
W%h<@@c4, {
2RE }l=h5 typedef T1 & result;
}W|CIgF* } ;
eq4<
template < typename T >
Nxt/R%( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
=lDmP|^ {
,bH return (T & )r;
5Cz:$-+ }
?tSY=DK\n template < typename T1, typename T2 >
qmL!"ZRLF typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$x2<D : {
|Xu7cCh$me return (T1 & )r1;
O:Z|fDQ` }
>2C;5ba } ;
<N`rcKE%~P j5/H#_. template <>
75v*&- class holder < 2 >
[R Ch7FE23 {
, 1`eH[ public :
I}8F3_b,# template < typename T >
UHCx}LGe struct result_1
U9k}y {
~I^]O \? typedef T & result;
6"=e+V@ } ;
%
vP{C template < typename T1, typename T2 >
g@EKJFjl struct result_2
z&t6,0q`5 {
-u9{R \S typedef T2 & result;
@\q~OyV } ;
<]!IC]+ template < typename T >
8vP d~te typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Aw|3W ] {
'$U"RP^( return (T & )r;
jgO{DNe(= }
67sb
D<r template < typename T1, typename T2 >
Q,DumOq typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
t)v#y!Ci" {
v~xG*e return (T2 & )r2;
ims *|~{sr }
/y-P)3_ } ;
X:!%"K%} "xO`&a{ VtmUK$k}I 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> >。
[ z&y]~ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
:?^(&3; 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
~\kRW6 9GGBJTk- return l(i, j) = r(i, j);
)3 v8 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
dZYS5_wr -+4$W{OK*0 return ( int & )i;
0loC^\f return ( int & )j;
\m\.+q] 最后执行i = j;
?IWLl 可见,参数被正确的选择了。
L NE]#8ue {&4qknPd% $Z,+aLmb mee-Qq:} ?O3G 八. 中期总结
~/Ry=8 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:
+tA rH
C] 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
9wwvh'T&NK 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
,onv
` 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
m[7a~-3:J $i2gOz dy0!Zz 0b|!S/*A3 O4#zsr:" 5QT9 九. 简化
8q0 .yhb 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。
|On6?5((e 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
mPh; 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:
LnL<WI*Pq 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
fU8;CZnx +-*/&|^等
m|y]j4 2. 返回引用。
*X>rvAd3 =,各种复合赋值等
[v&_MQ 3. 返回固定类型。
*%8us~w5/ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
$C>EnNx 4. 原样返回。
9Z* vp^3 operator,
N" 8o0> 5. 返回解引用的类型。
H>D_0o<#y operator*(单目)
L\B+j+~ 6. 返回地址。
]x Kmz operator&(单目)
uu/MXID 7. 下表访问返回类型。
B\mdOTLQ operator[]
p$=3&qR 6 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
FStfGN operator<<和operator>>
+Q '|-># L%<1C\k 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。
i a|F 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
urN&."c Vy?w,E0^: template < typename Left >
BkJcT struct value_return
'2vlfQ@8a~ {
&sllM template < typename T >
_]4cY%s
struct result_1
WV6vM()#!C {
ewLr+8 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
V?gQ`( , } ;
8e-{S~@W Gmwn: template < typename T1, typename T2 >
`rcjZ^n struct result_2
AD5t uY {
\}2Wd`kD typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
e (f)?H } ;
JDs<1@ \ } ;
Fivv#4YO U8c0C/ 1zM`g_(# 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
t (1z+ (PNvv/A 下面我们来剥离functor中的operator()
h%O`,iD2 首先operator里面的代码全是下面的形式:
SAoqq Ff,M~zn return l(t) op r(t)
(&B &
V return l(t1, t2) op r(t1, t2)
s 2$R2, return op l(t)
Gq{v)iN return op l(t1, t2)
0s8S`hCn> return l(t) op
SUx0!_f*R return l(t1, t2) op
E8nqExQ return l(t)[r(t)]
kz&)a>aA return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
W t8 RC khIh<-s! 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
J3zb_!PPE 单目: return f(l(t), r(t));
=y4g. J\ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
J+;.t&5R 双目: return f(l(t));
F3qi$ 3HM return f(l(t1, t2));
!9!Ns(vUM 下面就是f的实现,以operator/为例
ecFI"g o0/03O struct meta_divide
Qh *|mW {
OUs2)H61 template < typename T1, typename T2 >
!At _^hSqz static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
X=JSqO6V9 {
OVd"'|&6_ return t1 / t2;
*=I#VN*_<. }
~/NA?E-c } ;
zso.?`85 ^qDkSoqC" 这个工作可以让宏来做:
55;xAsG b+C>p2 % #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
dv,8iOL template < typename T1, typename T2 > \
06ueE\@Sg static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
'`RCNk5l 以后可以直接用
v-l):TL+= DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
DB*IVg
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
%0]&o,
w{ (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。。。)
[$V_qFv{ I8[G!u71)_ 6zDJdE'Es 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
hVlL"w*1 _W!g'HP-D template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
qBpY3]/ class unary_op : public Rettype
fLys$*^)^ {
$0wl=S Left l;
KomF)KQ2r public :
)jH"6my_ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
XJQ[aU"[]N ~@-Az([H template < typename T >
A$
S9
` typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L*5&hPU {
Og,,s{\ return FuncType::execute(l(t));
u'N'<(\k }
9 ROKueP ~MXPiZG? template < typename T1, typename T2 >
H7{ 6t(0j typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-aO3/Ik[q {
O,bj_CW x return FuncType::execute(l(t1, t2));
5!5P\o }
~U^0z|. } ;
}&!rIU gy>2=d a-Y K* 同样还可以申明一个binary_op
+J^}"dG }FFW,x template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
R
sujKh/ class binary_op : public Rettype
7?A}qmv {
\n`]QN Left l;
")LF;e Right r;
W0?yPP=. public :
1di?@F2f binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
}vm17`Gfy nmgW>U0jZh template < typename T >
YZoH{p9f typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
SKYS6b {
GI~;2 `V return FuncType::execute(l(t), r(t));
7f`jl/ }
O|OPdD & XrV[d[> template < typename T1, typename T2 >
KDY~9?}TM typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<H 3}N! {
:Ct}||9/ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
c\R!z&y~ }
9(H8MUF0{ } ;
H\ NO4= Kj-`ru MjLyB^M 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
?!
kup 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
ly{~X DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
+ W +<~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。
Pajr`gU 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
A5nu`e9& 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。。。
\F<]l6E 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
*D\nsJ*g 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)
lxxK6;r~> 下面是修改过的unary_op
'Oq}BVR& V^f'4*~' template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
4BCZ~_ class unary_op
,2]6cP(6qQ {
M"P$hb'F Left l;
-Y+[`0$' Oo#wPT;1^( public :
K&S~IFy u{\`*dNx unary_op( const Left & l) : l(l) {}
S4tdWA zKI(yC template < typename T >
F 6SIhf.; struct result_1
'T.> oP0> {
1~_]"Y' typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
PPmZ[N9(; } ;
K7y}R%QF a#mdD:,cF template < typename T1, typename T2 >
$+rdzsf)+/ struct result_2
K{0mb {
gsAcn typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
O,DA{> *m } ;
6bU/IVP m@yaF:
R template < typename T1, typename T2 >
,;{mH]"s typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zZA I"\;W {
I]} MK? return OpClass::execute(lt(t1, t2));
45_zO# }
<x1(}x:u` uT=sDWD: template < typename T >
2Yyc`o0R;h typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
W<58TCd {
<iTaJa$0m return OpClass::execute(lt(t));
dLo%+V#/A }
] e&"CF
.kBAUkL: } ;
8^HMK$ P+]39p{ {E@@14]g 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
b@,w/Uw[* 好啦,现在才真正完美了。
!ZB|GLpo6 现在在picker里面就可以这么添加了:
[.0R"|$sy+ (3_2h4O template < typename Right >
2o{Fp7l picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
6g<JPc {
<Q%o}m4Kt return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
lM?P8#3 }
Vg2s~ce{ 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。
/TpM#hkq/2 psYfz)1; r{Xh]U&>k /LJ?JwAvg5 bk"` hq 十. bind
-BB 5bsjA 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。
:JPI#zZun 先来分析一下一段例子
rs!J<CRq %(n4`@ c?[A int foo( int x, int y) { return x - y;}
A 8&%G8d bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
ZfMJU bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
XD*$$`+# 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。
B9+oI cO 我们来写个简单的。
P 0,]Ud 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
b$VdTpz 对于函数对象类的版本:
jb77uH_ G*Qk9bk9 template < typename Func >
Vrz<DB^-e struct functor_trait
#E*jX-JT {
d<!bE( typedef typename Func::result_type result_type;
O@Xl_QNxc! } ;
+-xA/nU.c 对于无参数函数的版本:
_Z2VS"yH $yOfqr template < typename Ret >
CM7j^t struct functor_trait < Ret ( * )() >
`Ol*"F.+I {
IDcu#Nz` typedef Ret result_type;
(swP#t5S } ;
0*h\/!e 对于单参数函数的版本:
JTdK\A>l KLbP;:sr template < typename Ret, typename V1 >
oA73\BFfP struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
#B>Hq~ vrC {
8qt|2% typedef Ret result_type;
%#"uK:(N } ;
(}bP`[@rX! 对于双参数函数的版本:
]`+>{Sx 1 a*=\-;HaZ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
dB< \X. struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
U4M!RdG {
zYF'XB]4 typedef Ret result_type;
&W }ooGg } ;
AnI ENJ 等等。。。
3\6jzD 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
:0#!= < R0c=BZ> template < typename Func >
pH)V:BmJ struct func_return
8`'_ckIgr {
RYmk6w!w template < typename T >
1G$kO90 struct result_1
6rdm=8WFA {
}LQ&AIRN typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
"jb?P$ } ;
`} Q+: Dh J<\_; template < typename T1, typename T2 >
+5 @8't struct result_2
d0IHl!X {
-s4qm)\ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
zn@tLLX } ;
F5&4x"c } ;
Ma wio5 R '"J{oR %-H 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Vk8:;Hj 9%iqequ template < typename Func, typename aPicker >
L,Uqt, class binder_1
v;{s@CM m {
oZP:}= F Func fn;
HL*jRl aPicker pk;
CEZ*a 0}= public :
aRg-
rz 8tLkJOu template < typename T >
!!dNp5h` struct result_1
}_XKO\ {
SyX>zN! typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
'szkn0 } ;
Ow mI*` L}x"U9'C template < typename T1, typename T2 >
;k!bv|>n struct result_2
>:h
8T]F {
rOH8W typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
I)9;4lix } ;
"7iHTV a+,)rY9 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
6BNOF66kH RG # template < typename T >
7$;mkHu4H% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
LYv+Sv {
;. /Tv84I^ return fn(pk(t));
nBZqhtr }
_9""3O template < typename T1, typename T2 >
'<$(* typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N2xgyKy~ {
7@|(z:uw return fn(pk(t1, t2));
6^}GXfJAc }
cfa#a!Y4 } ;
k
h#|`E#, d),@&MSN =i\~][- 一目了然不是么?
.\LWV=B 最后实现bind
[m!$01= Wvmf[!V; {_KuztJGA template < typename Func, typename aPicker >
3-~_F*%ST picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
]:Ocu--
{
J1P82=$, return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
{Km|SG[-q }
XR]]g+Z J4xt!RW! 2个以上参数的bind可以同理实现。
${0Xq k 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
"kVN|Do JKGUg3\~ 十一. phoenix
jpT!di Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
[t,grdw =}u;>[3 for_each(v.begin(), v.end(),
Ui'~d(F (
;m{[9i`2 do_
pBh[F5 [
J6rXbui$ cout << _1 << " , "
Nr6YQH*[ ]
rOS fDv .while_( -- _1),
zxTm`Dh;[ cout << var( " \n " )
\d]&}`'4{f )
9F ).i );
uWv l<{2 ps_CQh0 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:
ib*$3Fn~ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
5"]PwC operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
~+V]MT 那么我们就照着这个思路来实现吧:
y/4 4((O 64o`7 Td
X6<fVV template < typename Cond, typename Actor >
>LwAG:Ud class do_while
-P@o>#Em {
cD-\fRBGK Cond cd;
Vy&F{T;$ Actor act;
eW0:&*.vMj public :
2m/1:5 template < typename T >
&=K-~!? struct result_1
_QkU,[E {
rL&585 typedef int result_type;
c|hKo[r) } ;
wF$8#= 3sHC1+ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
HOtays,#<} ,K8PumM_ template < typename T >
>{ne! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RkP7}ZA; {
^V_vpr]}P do
z2wR]G5! {
Q^ bG1p//. act(t);
h&;\ }
]e7D"" while (cd(t));
+SZ#s:#SE return 0 ;
OKxPf]~4E }
?Ju=L| } ;
C Vyq/X dD@T}^j *| sW@4r/F>:D 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
UOT~L4G 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
6TlkPM$~2 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
ib;:* 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。
c]t=# 下面就是产生这个functor的类:
oIQor%z ) l0=jb f*bs{H'5 template < typename Actor >
33s.p' class do_while_actor
5 S7\m5 {
P=(\3ok Actor act;
SI8mr`gJ public :
hdfNXZ{A" do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
8.'%wOU@A D{PO!WzW template < typename Cond >
MpGWt# picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
LtXFGPQ f } ;
BVC\~j
j `SFI\Y+WDT .lOEQLt 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
"a>%tsl$K 最后,是那个do_
!NZFo S~ -8#Of)W y3))I\QT class do_while_invoker
U3ED3)
D {
UXR$ 7<D+ public :
haqL
DVrf template < typename Actor >
cuW$%$F do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
$*`fn{2 {
`?2S4lN/ return do_while_actor < Actor > (act);
W29@`93 }
;_1D-Mf } do_;
:&9#p%/ N=)N
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
maXQG&.F 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
KR?-< 最后来说说怎么处理break和continue
7:9WiN5b 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。
ZMy,<wk 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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