一. 什么是Lambda
lnTl"9F 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Dz.U&+* 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,
l46O=?usDX Rnj2Q!C2 )5&Wt@7Kj` -^C;WFh8) class filler
yl|+D] {
P^+Og_$ public :
7v1}8Uk void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
3&_(D)+ } ;
gm4-w 9M[p @"Do8p!*(6 60-LpGhvy 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:
vw3%u+Z& a ipvG aNfgSo05@n $yRbo'- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
NeUpl./b N\mV+f3A@, L[rJ7: 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
:y0'[LV >KC*xa" _k
_F ;p1%KmK3 二. 战前分析
ePB=aCZ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
4{*K%pv\ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
RQv`D&u_ ykM(`
1`m W>'R<IY4#N for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Yr!<O&= /* --------------------------------------------- */
65qH vector < int *> vp( 10 );
H<dm;cU transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
yP~D." /* --------------------------------------------- */
kVZ>Dc2M sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
^25$=0 /* --------------------------------------------- */
;\(wJ{u?Y int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
oQFpIX;\m /* --------------------------------------------- */
8%I4jL< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
{H"xC~. /* --------------------------------------------- */
d(42ob.Tr for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
GXJJOy1"! zLC\Rc4 wIL5-k, yAXw?z!`O 看了之后,我们可以思考一些问题:
<c^m|v 1._1, _2是什么?
Mt<TEr}7Z= 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。
5H`k$[3V 2._1 = 1是在做什么?
m>:3Ku 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。
pOpie5)7X 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。
~{oM&I|d8 VI[ikNpX :8jHN_u 三. 动工
u%3Z +[ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
i{!i%`" p7Gs s3Y
\,9\ x}].lTjD template < typename T >
s0qA8`Yu class assignment
#*1\h=bzmW {
pX*Oc6.0mu T value;
$yI!YX& public :
)!e-5O49r assignment( const T & v) : value(v) {}
g_5:o
3s template < typename T2 >
rW&8#& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
^1Y0JQ } ;
6ZR'1_i6i= /0\m;& $+R0RqV$V~ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
iw12x: 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
>jq~5HN =uIu0_v nkSYW]aQ1g |*e
>hk class holder
v](7c2; {
m+s^K{k} public :
CT6a template < typename T >
I.euuzBgA assignment < T > operator = ( const T & t) const
:W? 7J" {
Yq $(Ex return assignment < T > (t);
a)`b;]+9 }
K\`L>B. 1 } ;
U(3{6^>Gc hmHm;l #-+!t<\ 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:
)K4 |-<i e3yBB*@ static holder _1;
A_muuOIcI Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
1t
WKH 6OkN(tL&. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#e((F,1z 而不用手动写一个函数对象。
qHt!)j9GKv f.!)O@HzH l23_K7 |-bSoq7t 四. 问题分析
?J<Y] 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。
)F,H(LblH 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。
4/e-E^ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Em N0K'x 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
4=9To|U* 下面我们可以对这几个问题进行分析。
#(mm6dj 559znM= 五. 问题1:一致性
co r?# 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?|
6] <~0{ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Uvgv<OR`_ p6$ QTx
struct holder
;;pxI5 {
k6_RJ8I //
*Em 9R template < typename T >
I83ZN] T & operator ()( const T & r) const
g4cmYg3 {
RLOB return (T & )r;
(1T2?mO }
(D]l/akP } ;
6UXa
5t
7afD^H% 这样的话assignment也必须相应改动:
zM%ILv4 (9]`3^_,J template < typename Left, typename Right >
)sWdN(E3 class assignment
]X?~Cz/wl {
6?b9~xRW Left l;
??5qR8n. Right r;
ER~m
&JI public :
2T3v^%%j assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
d?C8rkV' template < typename T2 >
hPLQ)c? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
$p30?\ } ;
jFf2( AR qMD 6LWJ 同时,holder的operator=也需要改动:
w'oP{=y[ n0 q5|ES template < typename T >
JG @bl assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
gO_{(\w* {
h<U<KO return assignment < holder, T > ( * this , t);
gVjI1{WTK }
&;S.1tg o_ka'| 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。
"PK\;#[W| 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
L!s/0kBg 6*9hAnH return l(rhs) = r;
+a_eNl, 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。
Cg<:C?>!p 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
NPc]/n?vDj k_?xiOSh template < typename Tp >
)_N|r$i\ class constant_t
n=!]!'h\: {
flDe*F^ const Tp t;
#D~atgR public :
>Vz Gx(7q constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
&0Yv*,4] template < typename T >
Nv}'"V> const Tp & operator ()( const T & r) const
;Nf5,D.D {
Q= IA|rN return t;
8##-fv] }
c+chwU0W } ;
N)|mA)S) IH8^ fyQ` 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
m"*j J.MX 下面就可以修改holder的operator=了
~H!s{$.5 OEmz`JJ67 template < typename T >
?n<b:oO assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
WtOpxAq {
dYV'< return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
KLD)h,] }
^*(*tS|M \x?q!(;G2 同时也要修改assignment的operator()
o&}!bq] Z]f_?@0 template < typename T2 >
?RL[#d+y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
o}H7;v8H 现在代码看起来就很一致了。
FG]xn(E R&}"En`$s 六. 问题2:链式操作
x~p8Mcv 现在让我们来看看如何处理链式操作。
}pOL[$L 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。
JW[y 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。
(XW\4msB)I 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。
G q%q x4 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
MzZYzz {"|P template < typename T >
x<^+nTzN struct result_1
e0iE6:i {
9}p>=' typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
lnuf_;0 } ;
+-tvNX%IJ N~7xj? 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:
u!I Es Yd]y`J?# template < typename T >
-6lsR struct ref
al>^}: {
Cm@e^l! typedef T & reference;
ct,B0(] } ;
{A2EGUmF2 template < typename T >
`x=W)o
} struct ref < T &>
.B2?%2S {
B-Bgk typedef T & reference;
E"d\N-I } ;
:|cC7,S g '2'K 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
5(BB`) v4M1uJ8 template < typename T >
TZ#(G typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
7&oT}Z {
*sNZ.Y:. return l(t) = r(t);
cp D=9k!*K }
* V;L|c 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。
Uc
oVp}vl 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
f#4,2Xf #4hxbRN 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
BET3tiHV _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
+/!kL0[v _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
@tv3\eD +5 调用divide的对象返回一个add对象。
"},0Cs 最后的布局是:
[C1.*Q+l Add
&f12Q&jY7 / \
{+D
6o Divide 5
p)_v.D3i / \
P-B3<~*i! _1 3
5R^e 似乎一切都解决了?不。
}M3f ?Jv 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。
>%qk2h> 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。
[!^Q_O 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:
:{#%_^}k -e#~CE- template < typename Right >
8:W,"" assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
+rT%C&ze Right & rt) const
syuW>Z8s {
9\2<#,R1q return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Gk"o/]Sf }
jg2UX 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
XwI~ 0 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。
!m7`E 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。
Cxn<#Kf\-< 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。
q?R)9E$h 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<pg^Y0 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
%[1\d) 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:
c~_nOd g43j-[j) template < class Action >
r>!$eqX_ class picker : public Action
HIK"Ce {
U[4Xo&` public :
"c0I2wq picker( const Action & act) : Action(act) {}
s^atBqw, // all the operator overloaded
}]dK26pX } ;
-4rXOmiA =[N=mC 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。
nRP|Qt7> 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:
}OQaQf9V{ hxCSE$f4 template < typename Right >
bc+~g>o picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
kAu-=X {
#hp7@ Tu return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
gD13(G98 }
[uJfmr EH pKxsK^O5[ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
aw%iO|M_ 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。
k-:wM`C (D\7EH\9,] template < typename T > struct picker_maker
q=EHB5!q {
R6(sWN- typedef picker < constant_t < T > > result;
&:>3tFQSH } ;
65% WjO template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Z[ NO`!< {
Q)/V>QW typedef picker < T > result;
S'%|40U } ;
^"\3dfzKM <W>T!;4! 下面总的结构就有了:
ifXGH>C 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。
*?JNh; 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。
jkQ%b.a picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
VRb+-T7" 至此链式操作完美实现。
-ho%9LW%| `{Jo>L. 2l4*6rYa( 七. 问题3
8gHOs#\ 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。
s|`Z V^R xg;o<y KF template < typename T1, typename T2 >
bQvhBa? ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&Hi;> {
TQ,KPf$0U return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
f`gs/R }
8PB 8h u_Wftb?9 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:
{!L25 V JJ6q template < typename T1, typename T2 >
m]?C @ina struct result_2
\) FFV-k5 {
sQXj?5! typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
6IPQ}/l } ;
xXRlQ|84 ng{"W| 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?
Z1y=L$t8 这个差事就留给了holder自己。
\-W|)H Q1'4xWu r$cq2pkX template < int Order >
4G_At class holder;
3F gTM( template <>
CX}==0od class holder < 1 >
$<s;YhM:u) {
JQ%D6b public :
7C>5XyyJ template < typename T >
L)z` struct result_1
1EemVZdY {
+B&,$ceyaJ typedef T & result;
'* eeup } ;
?/1Eu47 template < typename T1, typename T2 >
K(3_1*e struct result_2
)j+G4 {
| zyO; typedef T1 & result;
vve L|j } ;
nJhaI template < typename T >
(3Dz'X typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
o()No_.8H {
d=DQS>Nz return (T & )r;
V sQ~Y,7 }
Fz {T; template < typename T1, typename T2 >
SMn(c typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
'Z8=y[l {
#8/pYQ; return (T1 & )r1;
V^%P}RFMc }
}pJLK\ } ;
asZ(Hz% EXEB A&* template <>
4de:h E class holder < 2 >
"j/jhe6 {
<<Q}|$Wu public :
c0v6*O) template < typename T >
mXOY,g2w struct result_1
U}R( {
V0G"Z6 typedef T & result;
( u^ `3=%n } ;
+A-z>T( template < typename T1, typename T2 >
#GuN.`__n, struct result_2
LEC=@) B {
I&9Itn p$ typedef T2 & result;
'\% Kd+k } ;
E}g)q;0v|2 template < typename T >
Q;?rqi
, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Ih<.2 {
_$P1N^}Zs return (T & )r;
0^83:C
^{ }
7V2xg h!W template < typename T1, typename T2 >
O?$]/d typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
?Q~o<%U7 {
IAi|4,y_L return (T2 & )r2;
/@?lV!QiO }
[.'9Sw } ;
J3XrlSc Tn"^`\m uE,g|51H/ 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> >。
tF:AqR:(~ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
w_P2\B^ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
R.KznJ 6E{(_i return l(i, j) = r(i, j);
/8wfI_P>M" 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
slQEAqG)B _>E=.$ return ( int & )i;
@y2cC6+'t return ( int & )j;
oc"7|YG 最后执行i = j;
\DcO.`L 可见,参数被正确的选择了。
"i,ZG$S#E ,Bs/.htQj Ip|=NQL> abw5Gz@Ag 6xLQ 八. 中期总结
wpg7xx! 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:
O t{~mMDp 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
5><T#0W? 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
:3[;9xCHj 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
}=d}q * "j8`)XXa( 0"{-<Wot} \U>|^$4 #5 G_`Ae%'h |RL\2j| 九. 简化
w!jY(WKU 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
PlR$s 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
e5d STc` 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:
H 3so&_ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
=~TPrO^ +-*/&|^等
?&=JGk^eJ 2. 返回引用。
"?^#+@LV =,各种复合赋值等
M<r]a{Yv 3. 返回固定类型。
Gkm{b[ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
c8Nl$|B 4. 原样返回。
aVZ/e^kk- operator,
?}U?Q7vx@@ 5. 返回解引用的类型。
tL M@o|: operator*(单目)
gwbV$[.X 6. 返回地址。
Z*'<9l_1 operator&(单目)
|G/U%?` 7. 下表访问返回类型。
eV"s5X[$ operator[]
(}rBnD 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
HWFLu operator<<和operator>>
s Fx0 9)>+r6t 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。
ECk3Da 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
]xGpN ]u niyI$OC template < typename Left >
Za]~[F struct value_return
vX_;Y#uD {
?R_fg template < typename T >
A
b+qLh&? struct result_1
^VEaOKMr {
V -_MwII- typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
$o/i /
wcj } ;
~])Q[/=p R'pfA
B|! template < typename T1, typename T2 >
M+I9k;N6& struct result_2
,/&|:PkS {
JNo[<SZb typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
^<_rE- k } ;
CjEzsjqe<I } ;
mWUd-| Ul h]vEXWpG ] :!^NjO 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Wt.['`c< 7K1_$vd 下面我们来剥离functor中的operator()
[+L!c}# 首先operator里面的代码全是下面的形式:
RKZBI?@4 i-9W8A return l(t) op r(t)
jX0^1d@ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
<fE^S return op l(t)
R@#xPv4o% return op l(t1, t2)
eVd:C8q return l(t) op
G#ELQ/Q return l(t1, t2) op
$y{.fj y3 return l(t)[r(t)]
;p7R~17 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
u@tH6k*cBz -hq^';, 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
7yjun|Lt}X 单目: return f(l(t), r(t));
I>q!co9n return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
H^dw=kS 双目: return f(l(t));
J #5V>7G return f(l(t1, t2));
m6'9Id-:L 下面就是f的实现,以operator/为例
b7'l3m Qjk %{rPA3Xoy struct meta_divide
]^8CtgC {
{-Gh 62hDg template < typename T1, typename T2 >
SAdo9m' static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
wR,}#m, {
' 6)Yf}I return t1 / t2;
O{\%{XrW }
K{, '%| } ;
Vl3-cW@p Z>l|R C 这个工作可以让宏来做:
@6Lp$w W)'*Dcd #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
xm5?C>vu( template < typename T1, typename T2 > \
eeBW~_W static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
gW<4E=fl 以后可以直接用
RF;[:[*W DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
WX]O1Y 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
EdTL]Xk (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。。。)
olr-oi`4C Yf/e(nV +43~4_Oj 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
^Ku]8/ga l`uMtv/Wp template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
+
)z5ai0m class unary_op : public Rettype
2.N)N%@ {
YQyI{ Left l;
`,]_r4~ ~ public :
K#'$_0. unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^IyYck'y+ u'k+t`V& template < typename T >
[ LQOP3f typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
A@Lr(L {
?!<Q8= return FuncType::execute(l(t));
7yXJ\(6R_ }
lMG+,?<uK& 1GIBqs~- template < typename T1, typename T2 >
X&h?1lMJ / typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
PVIZ
Y^64 {
EZzR"W/ return FuncType::execute(l(t1, t2));
f*ABIm }
mU } ;
3ZI:EZ5 cNN0-<#c fUfd5W1" 同样还可以申明一个binary_op
aOd|;Z KJv%t_4'F template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!@wUARQ class binary_op : public Rettype
{$5g29 {
w{u,YM(Q Left l;
f$9|qfW'$ Right r;
+>%51#2.Q public :
8'_MCx( binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
;(jL`L F ?3qp?ea template < typename T >
>56fa6=3@ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
WW+F9~S {
XR3 dG: return FuncType::execute(l(t), r(t));
>I<}:= }
]N;nq mq:WBSsV template < typename T1, typename T2 >
US=K}B=g typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)Vrp<"v {
` AD}6O+x return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
?m+];SJk }
wjZ Q.T! } ;
Gy;Fe= zGNW5S9G mlLqQ< 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
'n1$Y%t 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
.{ZJywE< DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
J7C?Z 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。
SSTn| 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
*M*WjEOA 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。。。
xWqV~NnE 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
:475FPy] 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)
<}h<By) 下面是修改过的unary_op
$tI<MZ&Z J]w3iYK template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
)siWc_Z4 class unary_op
Xit@.:a; {
Nd_A8H,&B Left l;
eM5-v- n%G[Y^^, public :
G@Sqg Z!Z{Gm3 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
a(*"r:/lD )f8 ;ze template < typename T >
k3e6y struct result_1
6Vncr} {
G<k.d"< typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
mPqKk } ;
:-<30LS$ ?'|GGtvm template < typename T1, typename T2 >
0%%y9;o struct result_2
=cb!2%?} {
5O]ZX3z> typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
WNb2"W } ;
\x:U`T \IYv9ScAx template < typename T1, typename T2 >
Vgkj4EE typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
FGie*t {
>R_m@$` return OpClass::execute(lt(t1, t2));
\ykA7Y% }
6d6Dk>(V K7.ayM 0 template < typename T >
3-6MGL9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[` }w7 {
PFx.uqp return OpClass::execute(lt(t));
2L[!~h2 }
2<h~:
L `QRXQ c } ;
auX(d -m bA2[=6 "w0~f6o 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
X8}\m%gCU 好啦,现在才真正完美了。
*GY8#Az 现在在picker里面就可以这么添加了:
=Ti@Y z_ '!?K{ template < typename Right >
i%F2^R@!q/ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
rZ5xQ#IA {
?(Tin80=r return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
=./PY10' }
>?)_, KL 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
(CH6Q]Wi_! yi Xb<g+B aIQC[ry ^c9_ F9N 6[RTL2&W 十. bind
1JdMw$H 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。
~Ym*QSD 先来分析一下一段例子
0H.bRk/P+ kka{u[ruA $;}@2U int foo( int x, int y) { return x - y;}
0-aaLC~Z> bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
#O,w{S bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
!};Ll=dz 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
Z%LS{o~LK. 我们来写个简单的。
_A&
[rBm| 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Z+EZ</'(a 对于函数对象类的版本:
QmGK!
H>3 xhCQRw template < typename Func >
uPN^o.,/. struct functor_trait
I![/bwObG {
} _];yw typedef typename Func::result_type result_type;
Wd(|w8J{a } ;
*SI,K)BP 对于无参数函数的版本:
v0(}"0 VKu_l template < typename Ret >
<0hVDk~ struct functor_trait < Ret ( * )() >
K4E2W9h {
`1Md1e:J typedef Ret result_type;
sh0x<_ } ;
Q%!xw( 对于单参数函数的版本:
7<(U`9W/q hH-!3S2' template < typename Ret, typename V1 >
59:kL<;S- struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
"R-j {
oRcP4k;d= typedef Ret result_type;
4T"L#o1 } ;
r8N)]HsZH 对于双参数函数的版本:
)ezkp%I5D 5 ';[|f template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
;9fWxH struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
EV* |\ te {
-iW>T5f typedef Ret result_type;
S;iD~> KP } ;
!B{(EL=g 等等。。。
qC& xuu| 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
4DP<)KX OI:=>Bk template < typename Func >
0$Zh4Y struct func_return
)@y'$)5s {
&gC)%*I4 template < typename T >
@m:'
L7+ struct result_1
;[g~h |{6 {
t4~?m{ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
'u%_Ab_H } ;
qX6zk0I a VC Ay~, template < typename T1, typename T2 >
dvY3=~' struct result_2
sT<h+[2d {
'&gUAt typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
j\Fbi3H } ;
ZD$I-33W } ;
G%i&C)jZ ~"wnlG-: [{T/2IGq 最后一个单参数binder就很容易写出来了
%4#ChlXB ntL%&wY template < typename Func, typename aPicker >
673G6Nk class binder_1
:'fK`G
6 {
{+kWK;1 Func fn;
L+lye Ir' aPicker pk;
@Y(7n/*
public :
_$HC NFdh xs"\c7pC template < typename T >
$SniQ struct result_1
G&M)n*o {
>%_i#|dE> typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
]i
`~J } ;
rXe+#`m2 bOV]!)o template < typename T1, typename T2 >
Nii5}, struct result_2
z!~{3M {
)D]LPCd[ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
-*?{/QmKb } ;
{w99~? REk^pZ3B binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Dl}va 5hAs/i9_ template < typename T >
V0F1X s` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)$2h:dw_ {
aprgThoD return fn(pk(t));
A2fuNV_ }
,/Y$%.Rp template < typename T1, typename T2 >
K5+ONA<c typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
G)9`Qn {
S8]YS@@D return fn(pk(t1, t2));
Vt4,?" }
w/CD- } ;
EixAmG m W4tW ;,u7) 一目了然不是么?
u$x'P <b 最后实现bind
#)KQ-x, l-[5Zl;" &+pp;1ls template < typename Func, typename aPicker >
yfe4}0} picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Yb>A?@S {
~T'$gl return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Mj |"+( }
1swqs7rR| z8w@pT 2个以上参数的bind可以同理实现。
<d3N2 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。
l`AA<Rj*O- v;R+{K87 十一. phoenix
*3!ixDX[r Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
6
Zv~c(
1Q??R} for_each(v.begin(), v.end(),
CK} _xq2b (
`[.4SIah do_
xy<)zKp [
e&XJK*Wf cout << _1 << " , "
]=0$-ImQ@x ]
m9f[nT .while_( -- _1),
nA XWbavY cout << var( " \n " )
JztSP? )
u=!n9W~" );
o_%gFV[q Zk
9 i}H 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:
H-Or 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
KH76Vts operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
5B+I\f& 那么我们就照着这个思路来实现吧:
n%:&N g2&P $8Y|&P template < typename Cond, typename Actor >
Qx}hiv/ class do_while
X0gWTs {
3!KEk?I] Cond cd;
}Fgp*x-G Actor act;
&$E.rgtg public :
)u(Dq u\t template < typename T >
bmGtYv struct result_1
GxcW^{; {
8AVG pL typedef int result_type;
:l?/]K } ;
5Lm<3:7Q+ 3r,^is do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
c9N5c e't1.%w template < typename T >
.2:S0=xt< typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z?tw#n[T {
F6 c1YI[ do
5Gsjt+
o {
[+Y;w`;Fq act(t);
SB2Ij', }
e`D? x1- while (cd(t));
?o6\>[O return 0 ;
CaqMLi% }
lC(g&(\{ } ;
l>:\%
ol wZ =*ejo K+J fU
J 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
~'L`RJR 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。
E'4dI: 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。
:\8&Th}Se 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。
$ACD6u6 下面就是产生这个functor的类:
0}y-DCuQ @je vY81) %oEvp{I template < typename Actor >
x$\w^h\F class do_while_actor
h|t\rV^ {
~`Xu6+1o Actor act;
xK C{P{: public :
@Tg +Kt do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
eMV@er| 8|iMD1 template < typename Cond >
tM;S
)S(= picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
P _3U4J } ;
G`r*)pdm QHuh=7u) E?Ofkc$q 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
j8"2K^h= 最后,是那个do_
/Jc i1o
9
]W4o" w_eUU)z class do_while_invoker
o|0QstSCl {
[O"8Tzr public :
=3Hv template < typename Actor >
9K`uGu do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
``4lomz> {
xg2
& return do_while_actor < Actor > (act);
M,b^W:('4 }
GBsM?A: } do_;
tug\X *X4$'LSx1 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
&k2nt 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
YKsc[~
h 最后来说说怎么处理break和continue
&,B91H*# 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。
Z6vm!#\ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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