一. 什么是Lambda
4eTfb 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Xh"JyDTj3 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,
NfizX!w& )*@n G$i99 3wK{? IiTV*azVh class filler
>aXyi3B {
p\OUx Am public :
"!()yjy void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
=Tv|kJ|
j } ;
?t++IEoP D@ut -J(. eS(\E0%QI 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
d 2sY.L JVbR5"+. I$!rNfrs zhtNL_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
a;JB8 (A(7?eq -Yx'qz@ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
y<(q<V#0!S !gA<9h |}N -5U Zg1=g_xY 二. 战前分析
qYFOHu 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。
9/3gF)I} 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
xtWQ. &}:'YK*X u;p.:{' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
SV#$Cf g /* --------------------------------------------- */
734)s vector < int *> vp( 10 );
d_s=5+Yj transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
X!Ag7^E /* --------------------------------------------- */
P{j2'gg3 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
g
bDre~| /* --------------------------------------------- */
"8}p>gS int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
~<
%%n'xmm /* --------------------------------------------- */
l,j7I3&~% for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
KvENH=oh /* --------------------------------------------- */
<[mT*
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
_N!L?b83P 2"+8NfFl yh0zW
$ *R1m= 看了之后,我们可以思考一些问题:
FG/". dU 1._1, _2是什么?
2noKy}q 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。
-7E)u 2._1 = 1是在做什么?
zOJ4I^^ 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。
R-8>, 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。
\]RPxM:_> 6;s.%W buV{O[ 三. 动工
pQv`fr= 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
T
DOOq;+ k4:$LFw@ K|JpkEw D5lzrpg _e template < typename T >
dqF]kP,VG class assignment
t;005]'Mp {
)e&U'Fx T value;
n;&08M5an} public :
ILi{5L assignment( const T & v) : value(v) {}
,z<J`n template < typename T2 >
=rSJ6'2(" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
SFhi]48&V } ;
'}#=I 9=ss UrtA]pc3L *IBT!@*Q& 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
SSG57N-T 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
4<%(Y-_sF ..jc^'L cbe&SxJ 7A:k class holder
qTc-Z5 {
9C&Xs nk public :
I`hltJM' template < typename T >
38ac~1HjE assignment < T > operator = ( const T & t) const
Gy}WZ9{ {
}!_x\eq^ return assignment < T > (t);
Jr|"QRC }
r'bctFsD } ;
sBUK v(U) F}9!k LR S-x'nu$u 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:
pJ8;7u U\OfB'Dn static holder _1;
E"i<fr
T Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
%L;z ~C a,eR'L<"*- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
'T=$Q%Qv 而不用手动写一个函数对象。
VF#2I%R* ])`+
78 x=-dv8N? 0,a/t
jSr 四. 问题分析
=VA5!-6<Uq 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
rl:6N*kK 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
X}j WNN 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
]QM{aSvXA 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
i'XW)n 下面我们可以对这几个问题进行分析。
N
RB>X _8zZ.~) 五. 问题1:一致性
T}fH 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
[l~Gwaul> 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
;MSdTHN" (]cM; struct holder
VtM:~|v {
)|52B;yZx //
87&BF)] template < typename T >
YdgDMd-1 T & operator ()( const T & r) const
W=QT-4 {
vP k\b 3E return (T & )r;
{T;A50 }
[\i0@ } ;
S"-q*!AhK 6f=,$:S$ 这样的话assignment也必须相应改动:
~HW8mly' .kbo]P template < typename Left, typename Right >
Z\1*g k class assignment
,[gu7z^| {
%IAZU c Left l;
?HD
eiJkX Right r;
vI84=n public :
W~" 'a9H/ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
i^<P@ |q template < typename T2 >
?WVp,vP T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
LUPh!)8 } ;
_aJo7 Z~X \Z. 同时,holder的operator=也需要改动:
vw.rkAGY f&=WgITa template < typename T >
ZnrsJ1f: assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
-_%8Q#" {
5yA1<&z return assignment < holder, T > ( * this , t);
`Zdeq.R] }
2YW|/o4 Re[x$rw 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。
So6ZNh9 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
B|fh 4FNy v d{`*|x return l(rhs) = r;
J&hzr t 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。
a9f!f %9 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
M53{e;.kN w(,K template < typename Tp >
SRP.Mqg9 class constant_t
CIt%7
\c {
tVUC@M>' const Tp t;
<bvbfS public :
X=1Po | constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
s%cfJe_k template < typename T >
/
5\gP//9K const Tp & operator ()( const T & r) const
7O.?I#
76 {
S]"U(JmW\ return t;
P0mY/bBU }
wI0NotC } ;
"r+ v^ R5"5Z?' 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
:m&cm%W]ts 下面就可以修改holder的operator=了
w4AA4u AhyV template < typename T >
UnE[FYx assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
|>'.( {
},]G +L;R return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
$ [t7&e }
_N @h ;q"Yz-3 同时也要修改assignment的operator()
:cE6-Fv )qID<j# template < typename T2 >
e=H,|)P T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
8h?):e 现在代码看起来就很一致了。
~dtS -%G}T}"_ 六. 问题2:链式操作
t| cL! 现在让我们来看看如何处理链式操作。
$n><p>` 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
}G/#Nb) 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
)%zOq:{\5 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
7Rq|N$y.3 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
n5NwiSE sC}p_'L template < typename T >
15l{gbCW struct result_1
IG(1h+5R( {
w7d<Ky_C typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
o9XT_!Cwg } ;
r3}Q1b& \3hj/ 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:
rYKGBo8" ?cB:1?\j template < typename T >
<i$ud&D struct ref
\/8oua_) {
m~f J_ typedef T & reference;
m>:zwz< ; } ;
SDbR(oV template < typename T >
o,q47W=7$ struct ref < T &>
yQ03&{# {
2uEvu typedef T & reference;
Lu.C+zgQ } ;
@ L=dcO{r J$>9UCk7B 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
k|r|*|8 %7wNS template < typename T >
9j8<Fs0M typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
q}+Fm?B {
a W9_[#z5 return l(t) = r(t);
nYb{?{_ca8 }
dRGgiQO 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
v1`*}.# 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
+t
JEG: /@O$jlX5I 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
2FxrjA _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
-}G>{5.A _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
n7p,{KSQ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
xgQ&'&7l 最后的布局是:
?l/+*/AR; Add
/lb"g_ / \
4Q?3gA1 Divide 5
oD8X]R,
H / \
.kqH}{hf _1 3
N]dsGvX 似乎一切都解决了?不。
%NH{%K, 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。
l\DcXgD
x 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~-M B]' 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:
2)F~
EG#mNpxE template < typename Right >
A>Y#-e;<d assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
!?aL_{7J Right & rt) const
K?]c {
'\wZKYVN return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
hhr!FQ.+/ }
Naa
"^ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
d) $B XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
g5[r!XO 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
o/\f+iz7 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
5)=YTUCk 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
x&d:V 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
&fRZaq'2R 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
=8W'4MC :(TOtrK@ template < class Action >
=C4!h'hz class picker : public Action
N#&/d nV {
zy\R>4i'#Q public :
Z` zyEP A picker( const Action & act) : Action(act) {}
2 e9lk$ // all the operator overloaded
#,jw! HO] } ;
i7jI(VvB^ l|"SM6 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。
/DE`>eJY 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:
@A1Ohl iji2gWV}h template < typename Right >
TO]7 %aB picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
9~|hGo {
PCX X[N return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
=67tQx58 }
E,gpi $/|2d4O:{ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
>`)IdX 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
PlC8&$ p;P
cD template < typename T > struct picker_maker
BW{&A&j {
Q$:>yveR* typedef picker < constant_t < T > > result;
lEr_4!h$rZ } ;
jr3FDd] template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
b75en{aDi* {
?5Q_G1H& typedef picker < T > result;
Br}0dha3E } ;
YJqbA?i .]y"04@] 下面总的结构就有了:
){FXonVP 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。
u0i;vO)MNt 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。
3x3 =ke! picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
mNdEn<W 至此链式操作完美实现。
MzpDvnI9 F&)(G\ ~7O.}RP0 七. 问题3
g"|/^G_6S 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)z*Vux %WO4uOi:@ template < typename T1, typename T2 >
#4wia%}u ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r NT>{
{
a8v9j3. return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Wo,"$Z6B }
K;P<c,9X/ ;pVnBi
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
-XMWN$Ah ^w+)A;?W template < typename T1, typename T2 >
V}po struct result_2
yd~}CF {
nv}z%.rRUj typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
+H6cZ, } ;
$I4:g.gKpG /~}<[6ZGCY 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
mj|TWDcj+ 这个差事就留给了holder自己。
rw%1>]os ]h4r@L3 {-.ZFUZmT template < int Order >
&!0%"4 class holder;
ZK$<"z6{ template <>
bPHtP\) class holder < 1 >
~F^7L5d}C {
BaXf=RsZ public :
=P7!6V\f template < typename T >
[;, Xp/ struct result_1
Gcp!"y=i {
"D[/o8Hk typedef T & result;
MwO`DrV } ;
zwJK|S k template < typename T1, typename T2 >
NsUP0B}. struct result_2
Lf0Wc'9{ {
E`gUNAKQ typedef T1 & result;
-0:Equ?pz } ;
Eq/oq\(/6 template < typename T >
Tt+E?C%Y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
gf^XqTLs {
"|6763.{4 return (T & )r;
@; 0t+ }
!r %u@[( template < typename T1, typename T2 >
1b`WzoJgH typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
L2`a| T= {
7>!Rg~M return (T1 & )r1;
.xV^%e?H }
3.E3}Jz` } ;
fUa[3)I 4elA<< template <>
Jx3fS2 class holder < 2 >
! w2BD^V- {
MVXy)9q public :
v|@1W Uc,g template < typename T >
,; k`N`#' struct result_1
/^Ng7Mi! {
![3l
K typedef T & result;
%mr6p}E| } ;
84jA) template < typename T1, typename T2 >
.u\xA7X struct result_2
Q@5v> ` {
i27KuPjC typedef T2 & result;
P^J #;{R } ;
&)GlLpaT template < typename T >
P)rz%,VF+ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
_t.Ub: {
M~LYq return (T & )r;
(c|Ry[$| }
=L9;8THY template < typename T1, typename T2 >
Wj"GS!5 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
wLOS,= {
' T%70)CM~ return (T2 & )r2;
Ot([5/K }
$ i;_yTht } ;
x
A"V!8C Eq6.
s)10 <= Aqi9 1 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> >。
LAO2Py# 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
GjeRp|_Qd< 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
VK3e(7b =x5k5NIF return l(i, j) = r(i, j);
SJ).L.Cm6 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
(ioJ G-2u _ m<@ou7 return ( int & )i;
q^^&nz<A return ( int & )j;
`VD7VX,rp* 最后执行i = j;
E=L1q) 可见,参数被正确的选择了。
f3"sKL4| y7/=-~ CN!~(1v UMj8<Lq)j H0?Vq8I? 八. 中期总结
BX-fV| 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:
>%i]p 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
|tdsg 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
H#FH'@J 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
"HrZv+{ .qD=u1{p9 8rpr10;U v%!'vhf_K Hwiftx #!R =h| 九. 简化
3iBUIv 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。
7]lUPLsl 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
*!&,)'' 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:
J[jzkzSu` 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
#Pe|}!)u +-*/&|^等
ve@E.` 2. 返回引用。
b_>x;5k =,各种复合赋值等
t)^18 z 3. 返回固定类型。
]D&\|,,( 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
bPUldkB: 4. 原样返回。
Ys+NIV#Q operator,
gN5;Uk 5. 返回解引用的类型。
/\d@A B^5I operator*(单目)
;$/]6@bqB 6. 返回地址。
/j;HM[ operator&(单目)
WI\jm&H r 7. 下表访问返回类型。
_8&a%?R@W operator[]
EVW\Z 2N. 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
2b^E8+r9 operator<<和operator>>
~U<=SyZYo WIYWql>* 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。
dj5@9X 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Twq, 6X- `!l Qd}W template < typename Left >
'A)9h7k} struct value_return
LQXMGgp {
bo40s9"-*W template < typename T >
%1z`/B struct result_1
X^7n/|%*. {
p%ZAVd*|#V typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
k4`(7Z } ;
@ *n oma y[d>7fcf template < typename T1, typename T2 >
$_Q]3"U struct result_2
a|kEza,] {
uQO\vRh0 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Ob@HzXH } ;
n7(/ml+Q_ } ;
?#Y1E~N " mB
/" K-4o_:F 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
bD<hzOa H-jxH,mJmW 下面我们来剥离functor中的operator()
(Ky$(Ubb#6 首先operator里面的代码全是下面的形式:
.'zcD^
,)Z1&J? return l(t) op r(t)
*Z2#U?_ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
+XpQ9Cd return op l(t)
\vF*n Z5/ return op l(t1, t2)
aqKrf(Rv return l(t) op
_FP'SVa}D return l(t1, t2) op
Eu`K2_b return l(t)[r(t)]
lc\%7-%:5 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
b0uWUI(= uy8mhB+] 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:
Z!*k 0<Z 单目: return f(l(t), r(t));
rH9[x8e return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Z=zD~ka 双目: return f(l(t));
~$]Puv1V> return f(l(t1, t2));
e7M6|6nb 下面就是f的实现,以operator/为例
F`M`c% A0 $ds struct meta_divide
}$@ EpM {
i9v|*ZM" template < typename T1, typename T2 >
_l=X?/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Uu~~-5 {
As>P( return t1 / t2;
Aga{EKd }
h=ben&m } ;
9"f gzEcdDD 这个工作可以让宏来做:
1R"Z+tNB (\H^KEy #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
wkKSL template < typename T1, typename T2 > \
51Q~/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
vBYk"a6SD 以后可以直接用
#BwOWra 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
1-~sj)*k (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。。。)
AQTV1f_ jh"YHe/X X.[8L^ldh 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
'4,>#D8@O !+_X q$9_ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
~RRS{\, class unary_op : public Rettype
cS RmC {
StU9r0` Left l;
^ wb 9 n public :
lN'b"N unary_op( const Left & l) : l(l) {}
HleMzykF Ti&v9re%wO template < typename T >
S3gd'Bahq typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
cXbQ {
z9JZV`dNgz return FuncType::execute(l(t));
_[,7DA.qc }
x P$\
} }xpo@(e template < typename T1, typename T2 >
Ti$_V_ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Zb$P`~(% {
`!y/$7p
return FuncType::execute(l(t1, t2));
f[-$##S.~ }
5U6b\jxX } ;
Zqj EVVB /7igPNhx .svlJSx 同样还可以申明一个binary_op
[U_ 8y'.H21:; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
C=&;4In class binary_op : public Rettype
K(rWM>Jv {
w3jcit| Left l;
XPT@ LM Right r;
m.ejGm? public :
i/RA/q binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Xp0S 6-QcHJ>m6U template < typename T >
);d"gv(]D typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4rUOk"li {
,P^4??' o return FuncType::execute(l(t), r(t));
r>g5_"FL }
e@{Rlz Y?\PU{O template < typename T1, typename T2 >
DhN<e7c` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*H~&hs>k {
3M5wF6nY[[ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
I}u&iV` }
qkBCI,X_Y } ;
`_!R;f U &RZx&W J
}|6m9k! 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
i= jYl 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
@.} @K DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
R<;;Ph 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。
t^"8
v3'h 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Z ty9O8g 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。。。
23/;W| 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
naVbcY 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)
v$#l]A_D 下面是修改过的unary_op
3|=L1Pw# c+501's template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
i!yE#zew class unary_op
0}N"L ml {
sf8F h Left l;
6Cgc-KNbk .q|k459oi public :
P.-
`[ (: @7IWZf@ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ftD(ed "~L$oji template < typename T >
dz1kQzOU* struct result_1
))4RgS$ {
1t} typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
"x
O+ } ;
zoZ10?ojC UdcrX`^. template < typename T1, typename T2 >
gl 27&'?E* struct result_2
yaYJmhG {
xc,Wm/[ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
J$i.^|hE/ } ;
GezMqt;2 J=b'b% template < typename T1, typename T2 >
R)6"P?h._4 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]E^)d|_ {
yaPx=^& return OpClass::execute(lt(t1, t2));
vrIWw?/z? }
;Q0H7)t: OJD!Ar8Q template < typename T >
fT{%zJU typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a(lmm@;V< {
X=V2^zrt return OpClass::execute(lt(t));
8=OpX,t( }
rUZ09>nDy +h8`8k'}-2 } ;
UmG|_7 BbhC0q"J .yB{+ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
RcOfesW
o 好啦,现在才真正完美了。
C(kL=WD 现在在picker里面就可以这么添加了:
EkoT U#w5 ?X$*8;==6 template < typename Right >
[F
24xC+ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
g0#w
4rGF) {
i?f;C_w return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
!V-(K_\t }
>Q:h0b_$U 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
K9ek gv,1 CK o8~<t]Ejw 1vdG\$ LIn2&r:U 十. bind
A45!hhf 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
f dJ<(i]7W 先来分析一下一段例子
/rHlFl|Wy 0<+eN8od. G\K!7k`)! int foo( int x, int y) { return x - y;}
EAlLxXDDh bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
XrI$@e* bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
~~q>]4> 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。
38GZ_z}r 我们来写个简单的。
s7,D}Zz 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
1rON8=E 对于函数对象类的版本:
rTqGtmulG &r2\P6J template < typename Func >
73JrK_h struct functor_trait
b4Pa5w {
#3?}MC typedef typename Func::result_type result_type;
biENRJQ. } ;
=yWdtBng 对于无参数函数的版本:
+G)a+r'0Q Z>pZ| template < typename Ret >
Q 3/J@MC struct functor_trait < Ret ( * )() >
Y|buQQ| {
A=wG};%_ typedef Ret result_type;
+[}<u- - } ;
k; >Vh'=X 对于单参数函数的版本:
D4sp+ <6+T&Ov6 template < typename Ret, typename V1 >
QOY{j struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
~_
u3_d. {
\2CEEs' typedef Ret result_type;
Yr[&*>S } ;
i&{%}==7 对于双参数函数的版本:
L_o/fTz4 =MT'e,T template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
XSGBC:U)l struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
TX;)}\ {
V>D}z8w7 typedef Ret result_type;
,&L}^ Up } ;
y9.?5#aL 等等。。。
a'A<'(yv 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
;SX~u*`R !+]KxB template < typename Func >
eJeL{`NS struct func_return
MG~bDM4 {
*K BaKS template < typename T >
<v=s:^;C0 struct result_1
p(nEcu {
y+KAL{AGK typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
uW2 q\ } ;
fXh{_> ^?*<.rsG template < typename T1, typename T2 >
1 J}ML}h) struct result_2
s+(@UUl {
vM50H typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[LO=k|&R } ;
i.\ e/9]f } ;
iB` EJftI! Mmg~Fn i[:cG 最后一个单参数binder就很容易写出来了
=2}V=E/85 zRbY]dW template < typename Func, typename aPicker >
z#1"0Ks&P class binder_1
20}w.V {
sPXjU5uq# Func fn;
UZ#oaD8H6 aPicker pk;
Vf<q-3q public :
;e< TEs %NM={X|' template < typename T >
ci/qm\JI<< struct result_1
D$@2H>.- {
3_`)QYU' typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
\0vs93>? } ;
jAU&h@ N9*:]a template < typename T1, typename T2 >
uP(t+}dQ+3 struct result_2
IUNr<w< {
CD%Cb53 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
XMdCQ= } ;
.rS.
>d^n dMCoN8W binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
bwj{5-FU (.X)= template < typename T >
kW1w;}n$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{&UA60~6 {
57=d;Yg e return fn(pk(t));
K:GEC- }
WIuYSt)h template < typename T1, typename T2 >
%V+"i_{m typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w`=O
'0d {
P$Oj3HD LM return fn(pk(t1, t2));
}2iR=$2 }
E
AZX } ;
e<*qaUI F-oe49p5e >\w]i*% 一目了然不是么?
iJZNSRQJ}r 最后实现bind
EW1,&H GdY@$&z{i v/=\( template < typename Func, typename aPicker >
^9]iUx picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
U^7bj {
<i]0EE}% return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
s]|tKQGl, }
w%8y5v5 qDYNY` 2个以上参数的bind可以同理实现。
1U/RMN3` 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。
)RT?/N W W]bgWKd 十一. phoenix
x)GheM^ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
zBu@a:E%H 9t6c*|60#n for_each(v.begin(), v.end(),
nj1o!+9>$ (
YB<nz<;JR do_
m C`*#[ [
Y;%LwDC cout << _1 << " , "
)Jdku}Pf ]
\$*CXjh3G .while_( -- _1),
t$wbwP cout << var( " \n " )
r-TrA$k )
_U-`/r o );
9}m?E<6& GBT|1c'i 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:
!|UX4 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
I:G8B5{J operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
{-8Nq`w 那么我们就照着这个思路来实现吧:
'Grii, ge:a{L &)gc{(4$ template < typename Cond, typename Actor >
Z\xnPhV class do_while
*OznZIn {
BAY e:0 Cond cd;
I`H&b&
.` Actor act;
8V 4e\q public :
xPPA8~Dm* template < typename T >
BV:Ca34& struct result_1
y<6c*e1 {
cv-rEHT typedef int result_type;
Nw$OJ9$L>
} ;
Qrg- xu= M\a{2f7'n do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
)E*f30 Q;w[o template < typename T >
7C0xKF typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
PfRA\ {
*1{A'`.=\ do
v/9ZTd {
GWWg3z.o"W act(t);
mL2J }
:PW"7|c! while (cd(t));
$!MP0f\q
g return 0 ;
vI0,6fOd6 }
\fiy[W/k } ;
/51$o\4S ]oVP_ &E #}+H 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
dk
nM| 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。
A,~KrRd 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。
nJ]7vj,rB 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。
4
ZnQpKg 下面就是产生这个functor的类:
WA~[)S0 |+W{c`KL -X!<$<\y; template < typename Actor >
;!A8A4~nu class do_while_actor
Z@Zg3AVU {
q+9->D(6 Actor act;
F
|BY]{ public :
bs?\
)R 5/ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
`G1"&q,i 8wvHg_U6W template < typename Cond >
{)l Zfj}l picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
M,@M5o2u } ;
W&)f#/M8 DxNob-Fr 2Ax"X12{6 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Rw{'
O]Q* 最后,是那个do_
`gx\m=xG r9WR1&T) \-pwA j? class do_while_invoker
,"is%O. {
kC%H E public :
wGNEb template < typename Actor >
* @]wT' do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
eN.6l2- {
XYuX+&XW/ return do_while_actor < Actor > (act);
*6` ^8Y\ }
jmwN 1Se> } do_;
&uRT/+18W3 P"^Yx8 L# 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
<q!HY~"V 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
,HTwEq>-G 最后来说说怎么处理break和continue
kD )31P 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。
b4cTn 6 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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