一. 什么是Lambda
=sk[I0W 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
N`Q.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,
8</wQ6&| =dPokLXn o*)Sg6Yk |^l_F1+w class filler
-
]wT {
p?f\/ public :
[uU!\xe void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
AY5iTbL1 } ;
Y5tyFi#w[ ai-s9r'MI? 7}VqXUwabx 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:
:m<&Ff} rhc+tR |BFzTz,o T^7Cv{[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
s21}
a,eB 67iI wY*8' !Q[v"6? 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
y2I7Zd . rD=D.1_
O?X[&t
+7b8 ye 二. 战前分析
_nqnO8^IG4 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。
?zBu`7j 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
c9nR&m8(+ jn5xYKv 0FOB5eBR for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
! $$>D" /* --------------------------------------------- */
sm-[=d%@L vector < int *> vp( 10 );
83c2y;|8 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
QP%_2m>yhl /* --------------------------------------------- */
r+ bGZ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
-~{Z*1`, /* --------------------------------------------- */
}R}+8 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
#Kb /tOp1 /* --------------------------------------------- */
8)0]cX for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
0:v!' /* --------------------------------------------- */
-qj[ck(y for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
yus3GqPI N;
}$!sNIm ZwDL lfj5?y 看了之后,我们可以思考一些问题:
OL
0YjU@ 1._1, _2是什么?
fF)Q;~_VA 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
bKpy?5&> 2._1 = 1是在做什么?
+b-ON@9]J` 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
cp@Fj" Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
R->x_9y-R x{:U$[_ wGti|7Tu* 三. 动工
vntJe^IaFd 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
&DMC\R* j S=k!8]/d| Y$L`
G x1eC r_ template < typename T >
(%fQhQ class assignment
ts~VO` {
{\(G^B*\ T value;
C*2%Ix18+N public :
^f,4=- assignment( const T & v) : value(v) {}
!Axe}RD' template < typename T2 >
8QTry% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
~3 :VM_ } ;
;NA5G:eQ `9r{z;UQ )5b_>Uy 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
6RbDc* 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Qbv@}[f 9F807G\4Qt 4fKvB@O@. 9;L 4\ class holder
3wv@wqx {
rL-R-;Ca public :
w<H Xe template < typename T >
qO"QSSbZqQ assignment < T > operator = ( const T & t) const
G^ GIHdo {
ATkd# k%S return assignment < T > (t);
nG'Yo8I^5 }
B!Wp=9)G } ;
%"f85VfZ 9Q1%+zjjMq i?/Q7D<P 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
^^v3iCT J,Ki2'= static holder _1;
zdwQpB,+^ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
@m5J%8>k :=hL}(~] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Yd3lL:M 而不用手动写一个函数对象。
iTinZ!Ut )3CM9P'0 5&8BO1V. ''9]`B,:a0 四. 问题分析
G%s O{k7 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
edMCj 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
GUu8 N 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
\)dp 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
oSrA4g 下面我们可以对这几个问题进行分析。
fZ-"._9UyH f4p*!e 五. 问题1:一致性
b*Qd9 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?|
0hoMf=bb$ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
d`=
~8` 1vo3aF struct holder
(n k g {
|>(Vo@ //
9\Gk)0 template < typename T >
eI
( S)q T & operator ()( const T & r) const
T)e2IXGN {
fc~fjtqwvz return (T & )r;
(/uN+ }
H}r]j\ } ;
zCJ"O9G<V &Z~_BT 这样的话assignment也必须相应改动:
d[?RL&hJO ]lA}5 template < typename Left, typename Right >
2@MpWj4 class assignment
B5 /8LEWw {
"1gIR^S%9 Left l;
Y!j/,FU Right r;
^!B]V>L- public :
,u|>%@h assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
V<WWtu;3 template < typename T2 >
p|gVIsg[-e T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
f1:>H.m`
} ;
-Cvd3%Jje 'ij+MU1 同时,holder的operator=也需要改动:
,IhQ %)l Z><+4
' template < typename T >
C5(XZscq assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
#fF5O2E'3 {
Vl$RMW@Ds return assignment < holder, T > ( * this , t);
~EmK;[Z }
BW;@Gq@N #!_4ZX 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
f=91
Z_M 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
,$!fyi[;C D% *ww'mt0 return l(rhs) = r;
C)m@/w 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。
pzRVX8 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
jy~hLEt7 :Jyr^0`J template < typename Tp >
>0SG]er@ class constant_t
|34k;l]E {
2.nT k const Tp t;
IgJG,!>h public :
|d&Kr0QIV constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
kDJYEI9j> template < typename T >
JQ
?8yl
const Tp & operator ()( const T & r) const
x(>XM:| {
*As"U99( return t;
J,v024TM }
}{:Jj/d
p } ;
.Od@i$E>& b:9"nALgC 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
?4%#myO3a 下面就可以修改holder的operator=了
d3a!s L"0dB. template < typename T >
KYkS^v assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
rk%pA-P2 {
%l%ad-V return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
0Bgj.?l }
a:P+HU: \gT({XU? 同时也要修改assignment的operator()
nd\$Y &iD&C>;pf template < typename T2 >
(Qw >P42J T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
,I|^d.[2 现在代码看起来就很一致了。
lw8t#_P Jm=3%H 六. 问题2:链式操作
@=g{4(zR^ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
.`KzA] 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
\|vo@E 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
p}~Sgi 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
F +5
5p8 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
, MqoX-+ 2 .Xx)(> template < typename T >
;|\j][A struct result_1
PQi(Oc {
V,Bol(wY typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
a-#$T)mmfj } ;
bOYM-\
{y dM}c-=w` 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:
NHU5JSlB L8E4|F} template < typename T >
>`WQxkpy struct ref
$2]>{g {
guCCu2OTA% typedef T & reference;
OGH,K'l } ;
'4GN%xi template < typename T >
:V6t5I'_ struct ref < T &>
3it*l-i\ {
,y0 &E8Z typedef T & reference;
kxrYA|x } ;
SPe%9J+ %Ze7d& 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
(uHyWEHt _^?_Vb template < typename T >
nql{k/6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
#$ka.Pj {
HOPl0fY$L return l(t) = r(t);
6%9 kc+
9 }
Rc93Fb-Zp 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。
u>] )q7s 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
oG hMO s,mt%^x[ 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
/ZL6gRRA| _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
non5e)w3@ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
!mVq+_7] +5 调用divide的对象返回一个add对象。
r^E(GmW 最后的布局是:
_iA oNT! Add
`uDOIl / \
kTzO4s? Divide 5
[@pumH> / \
`S3)uV]I _1 3
xqDz*V/mD 似乎一切都解决了?不。
/Aw@26 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。
=yRv*C 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。
x'G_z_<V 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:
Q`O~ f<a bO('y@)X template < typename Right >
TQ~a5q assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
00-2u~D& Right & rt) const
Om;`"5 {
W}k/>V_ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
hVz]', }
00>knCe6 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
aU.!+e%_ 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。
k8+U0J_{' 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。
SEWdhthP 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。
k:mW ,s|a 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。
:"nh76xg< 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?
Ew;AYZX 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:
`Um-Y'KE 9[&q
C template < class Action >
6\UIp#X class picker : public Action
vXM{) {
39pA:3iTd public :
Q7zpu/5? picker( const Action & act) : Action(act) {}
#<V5sgqS // all the operator overloaded
=|fB":vk } ;
6B
b+f" roi,?B_8 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。
7 > _vH] 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:
BEAY}P(y3 dtG>iJ template < typename Right >
gL@]p picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
,t*H: * {
>~'z% return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
szqR1A }
mtLiS3Nk8 (6
RWI# Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
zDxJK 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。
,CB E&g J{5p4bkb template < typename T > struct picker_maker
}dU!PZ9N) {
Lv)1
)'v0 typedef picker < constant_t < T > > result;
yYTOp^ } ;
+sq_fd ;'D template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
=<TJ[,h
et {
k O.iJcZg typedef picker < T > result;
f"4w@X2F } ;
bx-:aC)]2 O sy_C<O 下面总的结构就有了:
JPZH%#E( 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。
# xX 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。
@'Pay)P picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
CLuQ=-[| 至此链式操作完美实现。
: S-{a wq8&2(|Fc h>Z`& 七. 问题3
_0ZBG( 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。
va"bw!zXo* 9@nd>B template < typename T1, typename T2 >
* vqUOh ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l?xd3Z@7[ {
Bq-}BN?pz return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
V8pZr+AJ }
MlbcJo3 Z(LTHAbBk| 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:
\0e`sOS`L {=U*!`D template < typename T1, typename T2 >
S
C}@eA' struct result_2
D'% O<.m {
R$QhuxT| typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
g`2Oh5dA } ;
NE Zu?g i{Du6j^j 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?
;R@D 这个差事就留给了holder自己。
sfy}J1xIL Bob-qCBV 2^r J|Ni template < int Order >
m|OB_[9 class holder;
lO 0} template <>
Jy('tfAHp class holder < 1 >
e:rbyzf# {
]8'PLsS9<w public :
t4hc X[ template < typename T >
&Du S* struct result_1
T_9o0Q k {
N9rAosO* typedef T & result;
bu08`P9 } ;
l<7SB5 template < typename T1, typename T2 >
1FT3d struct result_2
Pl2eDv-y {
bg)}-]u] typedef T1 & result;
g^\!> i } ;
h7o.RRhK template < typename T >
Tv
5J typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
pEW~zl {
NQvI=R-g return (T & )r;
5/CF_v }
&$l#0?Kc^ template < typename T1, typename T2 >
M23r/eg] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
sN#ju5 {
$>+g) return (T1 & )r1;
kZi/2UA5Z }
C\dk}A } ;
47f\ {9^p3Q+:P template <>
q)AX*T+ class holder < 2 >
1i)3!fH0:
{
Jz P0D' public :
Cbm^:
_LR template < typename T >
aEVy20wd struct result_1
} .<(L {
Ji6.-[: typedef T & result;
Zp9kxm' } ;
>6)|>#Wi template < typename T1, typename T2 >
lJT"aXt'M struct result_2
3iL\<^d*ht {
!?+q7U typedef T2 & result;
IcGX~zWr } ;
E\p"% template < typename T >
=+q\Jh typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
j5]ul!ji {
O}}rosA return (T & )r;
AD@ {7 }
Z aS29} template < typename T1, typename T2 >
(Fq:G) $ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
9b@yDq3hQ {
tE-g]y3 return (T2 & )r2;
1xh7KBr, }
t%<y^Wa= } ;
:3b02}b7 Q(e j0(jXAc;UB 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> >。
rUAt`ykTmN 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
_-9cGm v 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
DQaE9gmC 1-&L-c. return l(i, j) = r(i, j);
fc[_~I' 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
8B5WbS fL^ a#& ( i return ( int & )i;
MX.?tN#F|H return ( int & )j;
*JQ*$$5 最后执行i = j;
1X9s\JKQ 可见,参数被正确的选择了。
g#cet{> evNe6J3 g-]~+7LL LhM$!o?W (mKH,r 八. 中期总结
*;~u 5y2b 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:
U=U5EdN; 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
AYpvGl' 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
(oG.A 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
j-DWz>x tV>qV\> N]6t)Zv e0otr_)3F %~PT7"4 %H,s~IU 九. 简化
D{[{ &1\)r 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。
l=((>^i 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
ek0!~v<I 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:
X8N9*vy 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
3wcFR0f +-*/&|^等
JY^i 2. 返回引用。
Dg{d^>T!_x =,各种复合赋值等
N^@:+,<3 3. 返回固定类型。
Mw)6,O` 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
cUdS{K&K 4. 原样返回。
J_m@YkK operator,
$ ]#WC\Hv 5. 返回解引用的类型。
GG +T- operator*(单目)
n${k^e-= 6. 返回地址。
r\Yh'cRW{ operator&(单目)
KLE)+| 7. 下表访问返回类型。
\iP@|ay9 operator[]
Ym!e}`A\F 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
HEIg_6sb operator<<和operator>>
Xtz:^tg ~id:Rh>o OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
g.vE%zKL 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
%'Q2c'r i. (Af$ template < typename Left >
5b*knN> struct value_return
Zj'%c2U_ {
0\X<vrW template < typename T >
i1-%#YYF( struct result_1
/]MelW {
%Ta"H3ZW typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
0K26\1 } ;
H:~u(N rD a{Ve template < typename T1, typename T2 >
+}a(jO struct result_2
4KnBb_w {
uLWu. Vx typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
y$SUYG'v } ;
|5O>7~Tp } ;
$~W5! m &} `a"tYr ^2+Vt=* 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
D&D6!jz " QiR 下面我们来剥离functor中的operator()
El;"7Qn 首先operator里面的代码全是下面的形式:
<r$h =hM g= Vu'p 3u return l(t) op r(t)
$Th)z}A}EA return l(t1, t2) op r(t1, t2)
$T^q>v2u return op l(t)
@z{SDM return op l(t1, t2)
Qz#By V: return l(t) op
=DDKGy.g return l(t1, t2) op
nReld
:#T return l(t)[r(t)]
vZ"gCf3#?3 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
m m`#v
g, dIlpo0; F 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
||awNSt 单目: return f(l(t), r(t));
bvB',yBZ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
dnU-v7k,{ 双目: return f(l(t));
J:Qx5;b; return f(l(t1, t2));
hr 6j+p: 下面就是f的实现,以operator/为例
}&e HU C49\'1\6 struct meta_divide
] \_tO {
ce}A!v template < typename T1, typename T2 >
}6/M5zF3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
H>+])~# {
fe98Y-e return t1 / t2;
HbsNF~; }
X )tH23 } ;
h72/03! 5~@-LXqL 这个工作可以让宏来做:
aaT3-][ cK u[4D{ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
k'#3fz\ template < typename T1, typename T2 > \
iC=>wrqY> static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
MyllL@kP 以后可以直接用
Hy&Z0W'l DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
@:GqOTN 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
x]x 3iFD (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
L'?aoRj M-Efe_VRQc `cXLa=B)9 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
>RkaFcq 8X"4RyNSn template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
cOX )+53 class unary_op : public Rettype
wTU$jd1;+ {
sIgTSdk Left l;
]B=*p0~j^n public :
T:X* unary_op( const Left & l) : l(l) {}
;Jg$C~3tf \2 N;VE template < typename T >
%bN{FKNN typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
hQm=9gS {
vu\W5M return FuncType::execute(l(t));
'kt6%d2 }
D5@=#/?* ofQs
/
template < typename T1, typename T2 >
VPYLDg.' typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*m+FMyr {
9U6$-]J return FuncType::execute(l(t1, t2));
bHnKtaK4c }
<m`CLVx8m } ;
/-[vC$B" yj4"eDg] N{HAWB{ 同样还可以申明一个binary_op
i~]60M> 9d#?,:JG template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
>*ls}
q^ class binary_op : public Rettype
w+
!c9 {
jsE8=zZs Left l;
zP #:Tv' Right r;
Su6kpC!EW public :
]A%3\)r binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
0j!3\=P$ NeY*l template < typename T >
xz!0BG typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(c0L
H {
+?U[362> return FuncType::execute(l(t), r(t));
%"Um8`]FVg }
P(k*SB|D Twa(RjB< template < typename T1, typename T2 >
Q^2dZXk~ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>:6iFPP {
}vZf&ib-
return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
q=5aHH% | }
+\Jo^\ } ;
it\$Pih] `D[O\ VE IdAh)#)
7 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
yO%^[c? 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
?m]vk|> DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Dnw^H. 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。
{. 9BG& 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
%eDSo9Y 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。。。
by
@q g: 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
@iuX~QA[9 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)
:k1?I'q% 下面是修改过的unary_op
-#f.}H' TF:'6#p template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
hb3:,c( class unary_op
7wx=# {
G|Et'k.F4 Left l;
u.X]K:Yow [E
a{); public :
V0,JTWc g,JfT^ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
.4%z$(+6 3(V0,L'1 template < typename T >
qo3+=*"V struct result_1
_{k*JT2 {
>B0AJW/u typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
P".}Y[GD } ;
vK)'3% 6}E>B{Y template < typename T1, typename T2 >
yk?bz struct result_2
R%RbC!P {
>JE+j= typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
T4.wz
58 } ;
;99oJD, N E9,kWI template < typename T1, typename T2 >
wkZwtq typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,gQl_Amvz {
uxTgK'3 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
<7U~0@<Y }
0(-4"u>? CHKhJ v3+4 template < typename T >
8C*@d_=q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.ifz9jM' {
:38{YCN return OpClass::execute(lt(t));
d|RUxNjM-J }
*xNc^&. wx3_?8z/O } ;
<Tgy$Hm k^%=\c 8<Iq)A]'Z 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
% vUU
Fub 好啦,现在才真正完美了。
I9qZE=i 现在在picker里面就可以这么添加了:
Q ")Xg: >IaGa!4 template < typename Right >
oIick picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
A3/[9}(U {
5]dlD # return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
@l j| }
`qhT 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。
<h:xZtz nvrh7l9nX ^.LB(GZ, 95'+8*YCY 0V<kpC,4 十. bind
kMVr[q,MEq 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。
O`y3H lc 先来分析一下一段例子
GL O3v.
n; _:9}RT? es6YxMg int foo( int x, int y) { return x - y;}
e}?Q&Lci bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
bfA>kn0C bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
[Kc ?<3W 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。
j<kW+Iio 我们来写个简单的。
Am*IC?@tq 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%\&Q@X 对于函数对象类的版本:
_\\Al v. I;'{X_9$a template < typename Func >
Nt$4; struct functor_trait
]YI9 {
u1X^#K$nu' typedef typename Func::result_type result_type;
0V3dc+t)O } ;
W Csf_1 对于无参数函数的版本:
Q O =5Q \|S%zX template < typename Ret >
VVSt,/SO struct functor_trait < Ret ( * )() >
JY CMW!~ {
];w}?LFb typedef Ret result_type;
x$-kw{N } ;
-/?)0E 对于单参数函数的版本:
gNW+Dq|X% ^ELZ35=qZ template < typename Ret, typename V1 >
kV1L.Xg struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
5vLXMdN {
;'{7wr|9 typedef Ret result_type;
Zm0VaOT $I } ;
23r(4 对于双参数函数的版本:
Y!xPmL^]? }
TUr96 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
oVK:A;3T| struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
a,oTU\m
C {
o_Zs0/ typedef Ret result_type;
vU%K%-yXG7 } ;
;w .la 等等。。。
D@&xj_#\} 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
TQck$& !nl-}P, template < typename Func >
%@C8EFl%3 struct func_return
@LOfqQ$FE {
/lECgu*#69 template < typename T >
K[iAN;QCe% struct result_1
]|!|3lQ {
}iKjef#J typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
~B{08%|oK } ;
8D)1ZUx7` 2Jt{oh | template < typename T1, typename T2 >
;l!<A struct result_2
3H!]X M {
i_N8)Z;r typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
CsZm8oL$ } ;
Mbxl{M
> } ;
d;dT4vx$[M eQuw uT S'HA] 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Kuh3.1#o H(;@7dh template < typename Func, typename aPicker >
$!wU[/k class binder_1
W<)nC_$ {
2z
!05]B% Func fn;
L~PiDQr?r aPicker pk;
2g O@ public :
_0$>LWO~ GY?u+|Q template < typename T >
~v(c9I) struct result_1
5!A:xV]6] {
k9*UBx typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
/#vt\I<x } ;
nmiJ2edx ;MGm,F,o template < typename T1, typename T2 >
H_f8/H struct result_2
?S&
yF {
p7> 9
m typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
% WDTnEm } ;
.iR<5. j>8ubA binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
2
)o2d^^ Ut2T:%m{ template < typename T >
424iFc[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l/(~Kf9eQG {
Ry}4MEq] return fn(pk(t));
2fkyz }
&*/= `=:C8 template < typename T1, typename T2 >
uT=r*p(v typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
S8AbLl9G@> {
AQ$)JPs return fn(pk(t1, t2));
ZgEV-.>P }
=LLpJ+ } ;
5rLx
b fUf1G{4 %iNgHoH 一目了然不是么?
F-ZTy"z 最后实现bind
5)Z=FUupA~ ! xM=7Q
k 4J[zNB] template < typename Func, typename aPicker >
v`mB82s picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Q0"?TSY {
>dK0&+A return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
@$kO7k0{g }
\2+ngq) CRCy)AS,t 2个以上参数的bind可以同理实现。
iC
hIW/H 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
ZFMO;'m& mg:kVS 十一. phoenix
QaLaw-lx Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
>x%HqP#_V (7<G1$:z= for_each(v.begin(), v.end(),
b0'}BMJ (
q1xSylE do_
;iYCeL( [
.B xQF cout << _1 << " , "
6, j60`f) ]
~m<K5K6 V .while_( -- _1),
|in>`:qk cout << var( " \n " )
tH; 6Mp;f )
%`pi*/( );
^!
h3#4 o% Q7 el$f 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
+pSo(e( 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
00IW9B- operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
PdVY tK% 那么我们就照着这个思路来实现吧:
f%n ;Z}= Q1*_l .s"Og;g template < typename Cond, typename Actor >
+cXi|Zf class do_while
P%&|?e~D^ {
n}Eu^^d Cond cd;
2?LPr Actor act;
:mDOqlXW/ public :
k;<@2C template < typename T >
,Vj& struct result_1
:55a9d1bL {
S=S/]]e typedef int result_type;
!W,LG$=/ } ;
2V;{@k %w>3Fwj`z do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
61QA<Wb A#']e 8 template < typename T >
,)U%6=o#} typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
j*gZvbO;'L {
oR`rs[Kj do
}9U_4k {
\c{sG\ > act(t);
oH4zW5 }
/+B6oE>8 while (cd(t));
MV3K'<Y return 0 ;
kz}Bc
F }
)$1j"mV } ;
J*K=tA qYVeFSS euV!U}Xr 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
A`~?2LH,~F 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
(qR;6l 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
\;_tXb}F 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
'`gnJX
JO 下面就是产生这个functor的类:
S['%> ]qZj@0#7n V/DMkO#a template < typename Actor >
};}N1[D class do_while_actor
-#;ZZ\fdj {
%L)QTv/ Actor act;
BE&8E\w public :
*1-0s*T do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
HD{u#~8{ 3&E@#I^], template < typename Cond >
IDF0nx] picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
E0HE@pqr } ;
Q~Nq5[ +B8oW3v# ) bUy!hS;s 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
dtV*CX.D.7 最后,是那个do_
f6SXXkO+ zV15d91GX -;6uN\gq class do_while_invoker
DfGq m-c {
oPBKPGD public :
=B+dhZ+#S$ template < typename Actor >
t{s>B]i^_w do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
]!1HN3 {
OU/3U(%n]e return do_while_actor < Actor > (act);
]X7_ji(l, }
.i?{h/9y } do_;
N&G(`] k[ pk R{e 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
q~iEw#0-L 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
v`'Iew } 最后来说说怎么处理break和continue
GU1cMe 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。
5i{J0/'Xu) 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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