一. 什么是Lambda
L6yRN>5aE 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
~TCz1UWV 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,
u"r~5 [8AGW7_ ,:UoE Z- ;<R$ class filler
Jr
m<ut {
AVyO5>w public :
vR<Y1<j void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
I`kaAOe } ;
BsiHVr Xk%92Pto g#qt<d}j 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:
@ROMHMd} @0A7d
$J( wvsKnYKX Ub=g<MYHV for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Cw]&B /gT$ d2{ hXdc5 ?i? 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
_#xS1sD @Y+YN;57 <wUDcF }N^.4HOS8 二. 战前分析
h}fz`ti U 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。
~F?s\kp6 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
K.c6n,' 8<ZxE(v q
y73 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
57IAH$n8o /* --------------------------------------------- */
^c3~CD5H
3 vector < int *> vp( 10 );
3RG*:9 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
:5hKE(3Q /* --------------------------------------------- */
'&,$"QXwE sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
eeb`Ao /* --------------------------------------------- */
rtf\{u9 }g int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
r4/G&m[V /* --------------------------------------------- */
p
x1y#Q for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
3/V&PDC*' /* --------------------------------------------- */
.w3.zZ0[ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
9 lE[oAC lR[[]Yn "mc/fp @~%R%Vu 看了之后,我们可以思考一些问题:
9,\b$?9 1._1, _2是什么?
fH?e9E4l 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
5BnO-[3 2._1 = 1是在做什么?
]b!o(5m 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
B}_*0D Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
0A\OZ^P8 xayo{l=uGv wJM})O%SQ 三. 动工
<EFA^,3t% 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
,K=\Y9l3 8px@sXI*` o-\ K] . (G9mZFV template < typename T >
8enlF\I8g class assignment
||3%REliC {
!'uL T value;
V(Ll]g/T_; public :
i356m9j assignment( const T & v) : value(v) {}
;Z|X` <6g template < typename T2 >
7YT%.ID T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
]w z`j1 } ;
bb}zn'xC mn;;wp mxk :P 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
N9hs<b+N_ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
7l}P!xa& P6'Oe|+' Ik2yIf5d ;0DTf class holder
3T^f#UT {
-N;$L~`iAt public :
Vm}OrFA template < typename T >
a@:(L"Or assignment < T > operator = ( const T & t) const
sy`@q<h( {
o1<Y#db[ return assignment < T > (t);
5v6 x }
HwTb753 } ;
5/Viz`hsz /f_w@TR\{ 3lzjY.]Pgv 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:
CY~]lQ xl [3*K static holder _1;
D/QSC]" Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
>d-By ;8\w$SPP for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
_b8&$\> 而不用手动写一个函数对象。
^R- -&{I x`n$4a'7b xUl=N r
>bMx~a] 四. 问题分析
{I'8+~|pZL 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
FG/". dU 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
KZoIjK] 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
-7E)u 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
"TW%-67 下面我们可以对这几个问题进行分析。
y#F`yXUj rTTde^^_ 五. 问题1:一致性
iAD'MB 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
6.%M:j00E 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Xg+Eeg#
kI7c22OJ struct holder
kT6h}d^/^ {
jb;!"HC //
]@E_Hx{S template < typename T >
mQEE?/xX; T & operator ()( const T & r) const
+KV?W+g)` {
NG3!09eY return (T & )r;
}e$^v*16 }
XY %er } ;
:[![9JS/ @qj4rt" 这样的话assignment也必须相应改动:
nE.w 4WCWu} template < typename Left, typename Right >
dH:z_$Mg class assignment
yOR]r+8 {
b(^/WCykH Left l;
W^j;"qj Right r;
Mttt]] public :
7A:k assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Do1 Ip&X template < typename T2 >
.\Gl)W T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
g7\MFertR^ } ;
|v,%!ps {"{kWbXZ 同时,holder的operator=也需要改动:
matW>D;J h-r\1{Q1] template < typename T >
r{NCI assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
P5$d#Y(= {
-Q3jK)1 return assignment < holder, T > ( * this , t);
>s0A.7,5 }
+xoh=m bO 8 >w9MF 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。
yM* CA,(c 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
TA;r ."`mh&+` return l(rhs) = r;
/QuuBtp 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。
sVXIR 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
gbvM2 _0HCtx ; template < typename Tp >
R1'tW= class constant_t
kyV!ATL1F {
vh+ '
W const Tp t;
%3p~5jhm1 public :
}
@r|o:I constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
nV`n=x template < typename T >
DX3xWdnr const Tp & operator ()( const T & r) const
Xn:5pd;?B6 {
Q\H1=8 return t;
'7BJ. }
/hrVnki* } ;
*[XVkt`H _#f+@)vR 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
`)i'1E[9 下面就可以修改holder的operator=了
YdgDMd-1 NT(gXEZ template < typename T >
r.-U=ql assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
UXs=7H". {
v67utISNI return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
@:2<cn` }
op!ft/Yyb :vsBobiJ 同时也要修改assignment的operator()
|:qaF Tt^PiaS! template < typename T2 >
/NE<?t N T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
gc5u@(P" 现在代码看起来就很一致了。
B!PT| <V`1?9c7D1 六. 问题2:链式操作
A=N &(k 现在让我们来看看如何处理链式操作。
He&7(mQ0^ 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。
4c})LAwd& 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。
*:r6E 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。
?WVp,vP 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
LUPh!)8
_aJo7 template < typename T >
QmHj=s:x\ struct result_1
V1yY> {
yM_ta '^$ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
%R?B=W7;Q } ;
*s=jKV# G
51l_ 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:
QaVxP1V#U Ca2He}r` template < typename T >
-'!K(" struct ref
_%r +?I {
62-,!N 1- typedef T & reference;
*|Bu 7nwg } ;
!sTOo template < typename T >
ejFGeR struct ref < T &>
NE~R&ym9 {
E \p Qh typedef T & reference;
Xl/SDm_p } ;
rofGD9f
$Gy& 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
8D
H~~by Sa8KCWgWh template < typename T >
U{`Q_Uw@$: typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
6np {
rT#2'-f return l(t) = r(t);
)2pOCAjL2 }
l_q=@y 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。
&EUI 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
d O})#50f hRU5CH/! 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
v47S9Vm+ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
V(6*wQ`& _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
sxK|0i}6 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
"VIoVu 最后的布局是:
KfPYH\0 Add
`F(ghC / \
eb` ! Divide 5
Rfx}[!<{N / \
c>$PLO^ _1 3
n%R l$ 似乎一切都解决了?不。
$~;h}I 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
1H-d<G0) 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
`SfBT1#5G OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
If*+yr| qH=<8Iu template < typename Right >
[^D~T
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
#F^0uUjq Right & rt) const
sC}p_'L {
78MQoG< return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
v1j&oA}$. }
> N bb0T 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
o5(~nQ 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。
8mc0(Z@ 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。
dSP~R 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*/X{3 J; 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。
c/'Cju W 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?
Iq?#kV9) 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:
<Pnz$nH:e Sb|9U8h template < class Action >
>WZ_) `R class picker : public Action
6OPYq*| {
,_iR public :
vVyX[ZZ picker( const Action & act) : Action(act) {}
p"dK,A5#) // all the operator overloaded
x| =]Xxco } ;
O;6am++M@ qib4DT$v-6 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。
6rll0c~ 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:
/>dH\KvN u}0U! template < typename Right >
|y%M";MI picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
[-p?gyl {
Z(|'zAb^ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
IQ]tcSQl }
sy(8-zbI L60Sc Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
+oRBSAg - 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。
v;ZIqn" sQ
aP:@ template < typename T > struct picker_maker
X4$86 {
P$H9 typedef picker < constant_t < T > > result;
isR)^fI| } ;
v?L`aj1ox template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
%2ZWSQD {
[h0.k"&[ typedef picker < T > result;
Pw|J([ } ;
GE!fh1[[u q(s&2| 下面总的结构就有了:
KmX?W/%R 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。
xsERn F>` 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。
RQ*oTsq picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
JW2~
G!@ 至此链式操作完美实现。
mM;5UPbZ L3J .Oh YcdT/ 七. 问题3
}1BpIqee 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。
2PDU(R ~a06x^=j template < typename T1, typename T2 >
YsA., ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
G9AQIU%ii {
mhi^zHpa return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
6!A+$" }
-oMp@2\e Ch0t' 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
gCP f1z ZQN%!2 template < typename T1, typename T2 >
N#&/d nV struct result_2
zy\R>4i'#Q {
7f_tH_( typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
mIYM+2p } ;
(&@,Z I; =;m;r!,K 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
d#cEAy 这个差事就留给了holder自己。
5 `A^"}0 5-B % 08T %<yH6h*u template < int Order >
}HLV'^"k class holder;
)Q5ja}-{V template <>
UC*\3:>'n class holder < 1 >
l}&&f8n {
zcCGREe= public :
\eoJ6IRE\T template < typename T >
+sm9H"_0 struct result_1
@q++eGm\Q {
*U:0c
;h typedef T & result;
!wr2OxK* } ;
\ ~uY); template < typename T1, typename T2 >
\agT#tTJ struct result_2
h/xV;oj {
M|9=B<6`7 typedef T1 & result;
cqZuG}VR } ;
<E1ngG template < typename T >
z$b'y;k typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
)Q)H!yin {
$guaUe[x return (T & )r;
yN:U"]glC }
4&}dA^F template < typename T1, typename T2 >
ZB'ms[ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
S*Hv2sl {
KlSg0s return (T1 & )r1;
Yue# }
R$M>[Kjn } ;
3c[< #]8S 4H@K?b` template <>
g'<ekY+V: class holder < 2 >
jlb=]hp8% {
2|:x_rcj public :
K['Gp>l template < typename T >
nmy!.0SQ- struct result_1
GSa U:A {
~(Xzm typedef T & result;
V:>ZSW4,^ } ;
?D9>N'yH8 template < typename T1, typename T2 >
i$"M'BG struct result_2
WP ~]pduT {
WX}pBmU typedef T2 & result;
vf/|b6'y } ;
Ek,$XH template < typename T >
mY0FewwTy typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
*]+5T-R% $ {
"[Hn G(gA return (T & )r;
x2.YEuSMC }
yl UkVr
template < typename T1, typename T2 >
rw%1>]os typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Mx_O'D {
54>gr1B return (T2 & )r2;
z z2'h> }
WOR H4h9 } ;
wpV)y Q^ v i~NfD@s ~F^7L5d}C 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> >。
BaXf=RsZ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
=P7!6V\f 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
[;, Xp/ gkMyo` return l(i, j) = r(i, j);
XyrQJ}WR| 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
i=aK ?^+ xk@fBa } return ( int & )i;
W*.6'u)9 return ( int & )j;
s%Ir h;Bs 最后执行i = j;
Fz1K*xx' 可见,参数被正确的选择了。
y*7<tj.`b0 (\*+HZ`(Uu P`]p&: q-R'5p\C?| (^9dp[2 八. 中期总结
2x<4&^ 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:
0o_wy1O1, 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
-_+,HyJP 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
O]%Vh
l 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
j5~nLo2 apw/nhQ.[ ]mdO3P ?CO..l [a!*m< z!>ml3 九. 简化
Rr"D)|Y;C( 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。
*z6m644H 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
1vUW$)?X 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
=+"=|cQ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
K3-Cuku +-*/&|^等
8XhGo2zf 2. 返回引用。
y_}jf,b4 =,各种复合赋值等
<MzXTy3\ 3. 返回固定类型。
oa2v/P1` 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Pt[ b;} 4. 原样返回。
L6n<h operator,
5rlZ'>I. 5. 返回解引用的类型。
p$_X\,F operator*(单目)
t;L7H E@Y 6. 返回地址。
d[$YTw operator&(单目)
O#3PUuE%d 7. 下表访问返回类型。
f0]`TjY operator[]
r0j+P% 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
' T%70)CM~ operator<<和operator>>
Ot([5/K $ i;_yTht 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。
x
A"V!8C 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
)Oix$B!- D9;s% template < typename Left >
bXRSKp[$ struct value_return
(bD'SWE {
vR?E'K3 template < typename T >
SnFAv7_ struct result_1
Kl]LnN%A{ {
/\u1q< typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
8G?OZ47k# } ;
xn,I<dL39 jrZH1dvE template < typename T1, typename T2 >
8c5%~}kG struct result_2
U~s-'-C/ {
+?bjP6w_g typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
z,IUCNgM } ;
H:!pFj } ;
4$MV]ldUI ,@r 0-gL 'q, L* 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
!B:wzb_ +MvO+\/ 下面我们来剥离functor中的operator()
Rn5{s3?F~2 首先operator里面的代码全是下面的形式:
YW'l),Z {LoNp0i1a return l(t) op r(t)
#S') i1; return l(t1, t2) op r(t1, t2)
U2kl-E: return op l(t)
b2G1@f.U return op l(t1, t2)
y.+!+4Mg| return l(t) op
Tv /?-`Y return l(t1, t2) op
BfdS3VrZ/ return l(t)[r(t)]
Xn*>qm return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
B
f"L;L S7f"\[Aw 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:
ve@E.` 单目: return f(l(t), r(t));
EJaGz\\ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
. E?a 双目: return f(l(t));
Fd1jElt return f(l(t1, t2));
L]#b=Y 下面就是f的实现,以operator/为例
<z
R
CT /\d@A B^5I struct meta_divide
RAAu3QKu {
NNn sq@?6 template < typename T1, typename T2 >
4d;.p1ro static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
$
nHf0.V1 {
[kL`'yi return t1 / t2;
Y:4/06I }
/ MV2#P@ } ;
4'G osQ85 W'L 这个工作可以让宏来做:
I/Q~rVt lCiRvh1K #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
-mqL[ h, template < typename T1, typename T2 > \
l } WvO] static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
!]2`dp\! 以后可以直接用
9Z
lfY1= DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
$3yn-'o'A 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
GyLp&aa (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
0q_?<v_1 d0}P ak$D1#hY 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
/5"RedP< NXSjN~aG2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
( =t41-l class unary_op : public Rettype
|0xP'( {
OXD*ZKi8 Left l;
BT*{&'\/ public :
%hN7K unary_op( const Left & l) : l(l) {}
J{e`P;ND {\ ]KYI0 template < typename T >
OSIf>1 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t 4>\; {
%eW2w@8] return FuncType::execute(l(t));
^17i98w }
't'2z o>e -M template < typename T1, typename T2 >
yt1dYF0Xq typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Q+; N(\ {
oN&U@N/>aU return FuncType::execute(l(t1, t2));
L)9uBdF }
((T6z$:hA } ;
bEli!N$ #@}wl ewVks>lbz 同样还可以申明一个binary_op
kWbD?i- )W |_f template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
_FP'SVa}D class binary_op : public Rettype
Eu`K2_b {
lc\%7-%:5 Left l;
b0uWUI(= Right r;
uy8mhB+] public :
!m6=Us binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
s(cC; W
![*0pL template < typename T >
?$~5ti#\ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Q&8epO |J {
5;X3{$y return FuncType::execute(l(t), r(t));
qv)%)n }
g
[c^7 {"mb)zr template < typename T1, typename T2 >
>N-l2?rE typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
".sRi {
DMiB \o return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
'DTq<`~? }
`Tc"a_p9t } ;
Y%Tm
`$^V j6#Vwc r To =JE}jzo 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
=PYS5\k 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Oj#/R?%,X DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
e|eWV{Dsz 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。
$Qcr8~+a 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
q*7:L 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
z,c=."<z 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
H -t" Z} 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
s7s@!~
下面是修改过的unary_op
lX/:e= wG
X\ub#! template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Bj*
M
W class unary_op
|Fe*t {
Huf;A1. Left l;
:ioD*k AYv7-!Yk public :
Ypwn@?xeP 5E0dX3- unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`qhZZ{s)1U pReSvF}}C template < typename T >
M"5S struct result_1
!NTt'4/F{ {
RSBk^ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
zszx~LSvIT } ;
h~s h!W8 =O>E>Q template < typename T1, typename T2 >
2>/}-a struct result_2
QSyPtjg] {
+u;RFY^ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
PH>`//D%n? } ;
FQM9>l@6)> 4%5 + template < typename T1, typename T2 >
k;Ask#rs typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=`.OKUAn {
EM!9_8 f return OpClass::execute(lt(t1, t2));
>r.W \ }
VF:95F;@ 0X4I-xx# template < typename T >
'1rO&F typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u1ahAk7 {
f{)n xd
># return OpClass::execute(lt(t));
Ao$|`Lgj=z }
(w-@b70E |Q$9I#rv } ;
Wd?=RO`a s^HI%mdf ]K|td)1X 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
-`,Fe3 好啦,现在才真正完美了。
ahg]OWn# 现在在picker里面就可以这么添加了:
kHd`k.nW :5_394v template < typename Right >
'M,O(utGv picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
F&a)mpFv3c {
/ommM return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
9](RZ6A+o }
d$:LUxM# 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。
3o`c`;H%p 4P^CqD&i v0KJKrliGO k1~? }+<e ^CW{`eBwk 十. bind
F[*/D/y( 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。
S#nW )=
先来分析一下一段例子
B!((N{4H+ 6rMNp"! o8fY!C) int foo( int x, int y) { return x - y;}
}A&I@2d bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
%PC8}++ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
nIGElt] 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。
G{gc]7\=Cd 我们来写个简单的。
_FkIg>s 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
f"t+r
/d 对于函数对象类的版本:
i0rh{Ko +!$]a^3l template < typename Func >
"~L$oji struct functor_trait
dz1kQzOU* {
))4RgS$ typedef typename Func::result_type result_type;
Wv]ODEd } ;
5IfC8drAs 对于无参数函数的版本:
zoZ10?ojC UdcrX`^. template < typename Ret >
gl 27&'?E* struct functor_trait < Ret ( * )() >
-l?\hmDl {
$8`" typedef Ret result_type;
SE6c3 } ;
7KN+ @6!x 对于单参数函数的版本:
mX[J15 ;),vUu,k template < typename Ret, typename V1 >
GQDW}b8 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
A+hA'0isF@ {
aUq2$lw1 typedef Ret result_type;
Dq+S'x~> } ;
Rw)=<XV)6 对于双参数函数的版本:
( e4#9 Y|E rVf4 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
wY"BPl]b struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Y6m:d&p=} {
/xCX. C typedef Ret result_type;
P DwBSj } ;
jmF)iDvjuZ 等等。。。
PxA
OKUpI 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
]A:8x`z#F 2YK2t<EO template < typename Func >
+!)_[ zo struct func_return
1AQy8n*
{
?{\h`+A template < typename T >
{xf00/ struct result_1
i?f;C_w {
MH|R @g typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
*
'Bu-1{ } ;
i&j]FX6q q^h/64F template < typename T1, typename T2 >
7G%:ckg struct result_2
[DvQk?,t {
o8~<t]Ejw typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
$E}N`B7 } ;
\LM.>vJ } ;
LIn2&r:U A45!hhf k|^`0~E 最后一个单参数binder就很容易写出来了
F<DXPToX% Nka 3H7` template < typename Func, typename aPicker >
~~q>]4> class binder_1
38GZ_z}r {
s7,D}Zz Func fn;
1rON8=E aPicker pk;
rTqGtmulG public :
z
fu)X!t^ 73JrK_h template < typename T >
b4Pa5w struct result_1
#3?}MC {
D#gC-, typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
9 dK` } ;
S|F:[(WaM 6zI}?KZf template < typename T1, typename T2 >
/7x1Z*Hg struct result_2
gux?P2f {
Re*_Dt=r typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
u:H:N] } ;
e xkPu-[W CZf38$6 X binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Z1.v%"/( }
L_Zmi$ template < typename T >
\\;y W~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
k"6&& {
i&{%}==7 return fn(pk(t));
;9LOeH? }
=MT'e,T template < typename T1, typename T2 >
XSGBC:U)l typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
TX;)}\ {
i8S=uJ]n return fn(pk(t1, t2));
t%StBq(q }
qfjUJ/ } ;
$W%-Mm W}#n.c4+ w F3 MzN=% 一目了然不是么?
r"|.`$:B 最后实现bind
C[5dhFZ ^PUB~P/ OY2u,LF9H template < typename Func, typename aPicker >
Jhfw$ DF picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
"C?H:8W {
.y lvJ$ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
[s{[
.0P]+ }
'V&Tlw| /fdrf 2个以上参数的bind可以同理实现。
zO@>)@~ 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。
Jt0U`_ o#=C[d5BV 十一. phoenix
g>l+oH[Tv| Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
P#D|CP/Cu v7\rW{~Jd& for_each(v.begin(), v.end(),
G #M0
C>n (
}F"98s W do_
P](8Qrl [
_3.rPS,s cout << _1 << " , "
nLCaik_,m ]
)j\_*SoH .while_( -- _1),
R:j
mn cout << var( " \n " )
)sNPWn8<Uy )
=3!o_ );
p$uPj*
|(AFU3~ 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:
O<E8,MCA[a 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
%k~ezn operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Dt{WRe\# 那么我们就照着这个思路来实现吧:
(L yK o $x,EPRNs =3`|D0E template < typename Cond, typename Actor >
]k'^yc{5 class do_while
gA%
A}) {
\BN$WV Cond cd;
{ {:Fs Actor act;
>|yP`m public :
EiG5k.C@ template < typename T >
a=`]
L`|N struct result_1
/0$fYrg>J {
(=%0$(S> typedef int result_type;
<fF|AbC: } ;
n oM=8C&U 1vxQ`) a do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Gp+\}<^Z '.M4yif\g template < typename T >
43]y]/do typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
v5@M 34 {
s;Gg do
)(_NFpM {
<XQwu*_\ act(t);
(m6V)y }
v$w}UC%uf while (cd(t));
{f@Q&(g return 0 ;
\KzJNCOT }
+I3O/=) } ;
maN2(1hz
szb@2fK U| VL+9#hd 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
JgA{1@h 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
R PoBF~> 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
j>B* 8*Ss 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
0{vH .b
@ 下面就是产生这个functor的类:
AI Kz]J0; |xg_z&dX =5Nh}o(l? template < typename Actor >
O ;[Mi class do_while_actor
z;F HZb9t, {
O"Nr$bS(Y Actor act;
RRV%g! public :
k!}(a0h do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
8A.7q EmR82^_: template < typename Cond >
d~QM@<SV picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
w;j<$<4=7 } ;
>TY;l3ew _U-`/r o 9}m?E<6& 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
GBT|1c'i 最后,是那个do_
!|UX4 X^K^az&L d;]mwLB0 class do_while_invoker
;{L[1OP%e {
`:*2TLxIk public :
4(LLRzzW template < typename Actor >
h`dQOH# do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Bv!{V)$ {
Wbei{3~$Y" return do_while_actor < Actor > (act);
8'jt59/f }
ENIg_s4 } do_;
2l+L96 d}':7Np 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
MP)Prl> 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
kfZ`|w@q 最后来说说怎么处理break和continue
kLF`6ZXtd 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。
[rWBVfm 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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