一. 什么是Lambda
E)3NxmM# 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
YbLW/E\T 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,
q'11^V!0 O'~+_ykTl |&jXp%4T 0(btA~'* class filler
/L#?zSt {
F5#YOck&, public :
y_9Ds>p!T void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
k_R"CKd } ;
F<w/PMb jq-_4}w?C bN88ua}k{ 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:
h.fq,em+H 1&$ nVQ )_NO4`ejs/ UZ$/Ni for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
D3A/l 8i,K~Bu= s<o7!!c 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
4`R(? RFH0 2px|_)i ]s748+ 二. 战前分析
>OK^D+v"j 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
v9UD%@tZ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
{}x^ri~ lNBL4yM Tb-F]lg$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
8x{'@WCG% /* --------------------------------------------- */
i 3SHg\~Z vector < int *> vp( 10 );
I2^8pTLh transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
!g.? /* --------------------------------------------- */
<Ok3FE.K sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
CWS4lx /* --------------------------------------------- */
A +)`ZTuO int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
jNy.Y8E& /* --------------------------------------------- */
a@*\o+Su for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
e~':(/%|5; /* --------------------------------------------- */
u~-8d;+?y for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
:a)u&g@G NgCvVWto 40<mrVl !v0LBe4 看了之后,我们可以思考一些问题:
fd2T=fz- 1._1, _2是什么?
&8 x-o, 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。
{.\TtE 2._1 = 1是在做什么?
!0cD$^7 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。
0K2`-mL 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。
&`XVq"7 pV"R|{#V :08,JL{ 三. 动工
D5HZ2cz|a 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
U`m54f@U .VzT:4-<Q" &9)\wnOS $p?aVO template < typename T >
680o)hh4m> class assignment
abLnI =W` {
(ICd} T value;
Nu7
!8[?r* public :
(=@h23
vH assignment( const T & v) : value(v) {}
>
"=>3 template < typename T2 >
>J>[& zS T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
/Mu@,)'' } ;
/RC7"QzL ^M>P:~ 0s2v'A[\ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Tyf`j,= 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
nQ,HMXj 'y3!fN=h 1HZO9cXJ 7s{GbU\ class holder
pD#rnp>WWt {
e&aWq@D public :
)f<z%:I+Z template < typename T >
8q}q{8 assignment < T > operator = ( const T & t) const
wx0j(:B] {
^RtIh-Z.9 return assignment < T > (t);
1Z~FCJz }
Ge-vWf-RbB } ;
Y\?"WGL)p HqT#$}rv ByNn 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:
I75DUJqy] EGF '"L static holder _1;
l3I:Q^x@ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
U0N 60 |Uh for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
D!-g&HBTC 而不用手动写一个函数对象。
DwE[D]7o _C[q4? 9t\
[N/ bfc.rZ 四. 问题分析
'qlxAYw<f 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。
h=wf>^l 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。
HU.1":.; 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
i-Ljff 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
f8F1~q 下面我们可以对这几个问题进行分析。
$@4e(Zrmo n=SzF(S[M 五. 问题1:一致性
u>
In(7\ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
-&~IOqlui 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
!%)L&W_ u;{T2T
struct holder
ees^O{ 8 {
)da:&F - //
m>+A*M8 template < typename T >
\6jF{ T & operator ()( const T & r) const
fzOMX
z {
j?d!}v return (T & )r;
\j/}rzo] }
w-8)YJ Y } ;
rQuOt [j1^$n 8V 这样的话assignment也必须相应改动:
(#lm#?<) ?RqTbT@~ template < typename Left, typename Right >
c[6 zX#{` class assignment
E{?L= ^cU {
$' I$n Left l;
,co9f.(w Right r;
y 1jGf83 public :
Sv^'CpQ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
D+vl%(g template < typename T2 >
|
xErA T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
\qK}(xq[ } ;
f>, Qhl l2KxZteXY0 同时,holder的operator=也需要改动:
/w0v5X7 X0r#,u template < typename T >
0Ts_"p assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
tRrY)eElS {
piM11W}|/ return assignment < holder, T > ( * this , t);
aK=3`q }
/IQ-|Qkg />j+7ts 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。
}rAN2D]"} 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
"ih>T^| D 5wR?O return l(rhs) = r;
V/wc[p
~ 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。
~9ls~$+* 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
i:N^:% r1H['{$ template < typename Tp >
`F`'b) class constant_t
uB%^2{uU {
%JH_Nw.P const Tp t;
r+.4|u public :
=&g}Y constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
R(Pa Q template < typename T >
Ru\Lr=9 const Tp & operator ()( const T & r) const
|>fS"u {
t=\[J+ return t;
4a50w:Jy] }
WHj4#v( } ;
;7=JU^@D@ byxehJ6[V 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
)B5gs%u] 下面就可以修改holder的operator=了
.p*D[o2 9 d`][1rZk template < typename T >
=4\~M"[p assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
5z mHb {
b2-|e_x return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
ex!wY }
_*B~ESC0 SIVLYi 同时也要修改assignment的operator()
l7y`$8Co 1?$!y template < typename T2 >
4bjp*1 *] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
?D 9#dGK 现在代码看起来就很一致了。
,
p=8tf# W]MJ!4 六. 问题2:链式操作
GYmB xX87 现在让我们来看看如何处理链式操作。
bc}OmPE 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。
HD^~4\% 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。
{%~Ec4r 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。
DH*|>m& 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
L*oLKigT .wn_e=lT template < typename T >
_q}%!#4 struct result_1
{+mkXp])R {
4$w-A-\t typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
TUYl><F5v= } ;
<Y'YpH`l 5kZ yiC* 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:
BFu9KS+@) eL4@%
]o template < typename T >
,/U9v~ struct ref
uKzz/Y{ {
:2d9ZDyD typedef T & reference;
~}ZX^l&k{P } ;
J%B?YO, template < typename T >
g7yHhF>%X struct ref < T &>
)% c)-c {
I<-"J^2 typedef T & reference;
?kefRev<#h } ;
n=MYv(Pp} 5E(P,!-. 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
D4-U[l+K> B\w`)c template < typename T >
'F~SNIay typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
hY9u#3 {
QX|K(`of return l(t) = r(t);
T ua
@w+
}
A+8b]t_k 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。
:UciFIa 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
cv1L!Ce, bm?TMhC 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
,' B=eY, _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
+y(h/NcQ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
I{bi3y0 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Rgu^>
~ 最后的布局是:
Ey%NqOs0# Add
{`55nwd / \
nVD
YAg' Divide 5
I78pul8! / \
gQwmYe _1 3
h^,a 1' 似乎一切都解决了?不。
H_]kR&F8 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。
(1vS)v
$L 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
u>Hx#R<*% OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
_>I5Ud8(- "Xc=<rX template < typename Right >
.}s a2- assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Vo[4\h#$ Right & rt) const
v<W++X7z {
k=}hY+/= return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
J$[Vm%56 }
^lj>v}4fkW 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
gX<C-y6o XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
g-36Q~`9v 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
&baY[[N 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
u)-l+U. 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
Sq>UMfl& 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
j/&7L@Y 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
`PfC:L ML-g"wv template < class Action >
5B6:pH6e class picker : public Action
VXp
X#O {
uQCS%|8C public :
3(kZfH~ picker( const Action & act) : Action(act) {}
d|3[MnU[a // all the operator overloaded
!v=ha%w{ } ;
b._pG(o1 gqd#rjtfz Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
>b0}X)Z+U 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
:O2N'vl47A FU zY&@Y template < typename Right >
b.(^CYYQ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
hE${eJQ| U {
Yhfk{ CI return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
S3w? X }
2\n6XAQ* eo!{rs@f Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
#\qES7We6 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。
Gwe9<
y ~p&sd) template < typename T > struct picker_maker
7o3f5"z {
$|KbjpQ typedef picker < constant_t < T > > result;
'tekne } ;
HUH=Y; template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
5n<Efi]j {
tP3Upw"U typedef picker < T > result;
*=rl<?tX } ;
idHBz*3~ps }QK-@T@4< 下面总的结构就有了:
e([}dz functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
9"[#\TW9Vb picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
UWz<~Vy picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
] '..G- 至此链式操作完美实现。
K=V)"v5o3 0=NB[eG 5 Jd,]~KAP 七. 问题3
0oD?4gn 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
'Q# KjY cOcm9m# template < typename T1, typename T2 >
-70Ut
4B ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
` 6PdMvF {
3/iGSG` return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
2!A/]:[F }
mU;TB%#) |,o!O39}> 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
4q2aVm Y`%:hvy~ template < typename T1, typename T2 >
:2La, struct result_2
JVRK\A|R {
,{$:Q}` typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
fU,sn5zZ } ;
X=lOwPvP Pt E>08 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?
vO 3fAB 这个差事就留给了holder自己。
)]'?yS" WSL_Dc N]gdS]pP2{ template < int Order >
Wcbb3N$+ class holder;
1N2s[ \q$ template <>
qjuX16o class holder < 1 >
bUt?VR}P( {
c8A
// public :
3eD#[jkAI; template < typename T >
&{99Owqg struct result_1
|dK_^~;o {
HKV]Rn typedef T & result;
]h,XRD K } ;
72.ZE%Ue template < typename T1, typename T2 >
k? X7h2 struct result_2
K_(o
D
O {
IWX%6*Zz typedef T1 & result;
1s .Ose } ;
>J+hu;I5 template < typename T >
IZ"d s=w typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
zGF_ c9X {
QOMh"wC3 return (T & )r;
__OD^?qa }
h5>JBLawQP template < typename T1, typename T2 >
"*a^_tsT?i typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
&^92z:? {
(bY#!16C: return (T1 & )r1;
v[\'
M }
CNQ>J`4 } ;
+Ccj@#M;
G<U MZg template <>
`L /\F, class holder < 2 >
@|sDb?J {
\hoYQK j public :
hKj"Lb9] template < typename T >
_gxI=EYi struct result_1
l.Iov?e1S {
9q(*'rAm typedef T & result;
FMhSHa/B } ;
M:YtW5{ template < typename T1, typename T2 >
hi^@969 struct result_2
b S[;d5 {
!*5vXN typedef T2 & result;
5srj|'ja } ;
eD2u!OKW! template < typename T >
}}y~\TB~} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
=8#$'1K,v {
~\<aj(m(| return (T & )r;
RsU!mYs:H }
kwF4I)6 template < typename T1, typename T2 >
/Sy:/BQ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
gJz~~g' {
*uoc;6 return (T2 & )r2;
G;Jqby8d }
]rU$0)VN } ;
9O1#% V 3?x_pp K)=<hL 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
ay4E\=k 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
M`{~AIqd( 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
6d4)7PL tgz return l(i, j) = r(i, j);
oS.fy31p 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
(nL''#Ka ]w*w@:Zk return ( int & )i;
6'E3Q=}d return ( int & )j;
_ljdo`j#N 最后执行i = j;
>AFX}N# 可见,参数被正确的选择了。
33/aYy *?dw`j_b > :70n% 3a TX/Ng+v S _\mMgZu 八. 中期总结
U5_1-wV 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
E6
glR 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
m 3k}iIU7 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
hqr V {c 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
)3 C~kmN7 p:g`K#[F c^Y&4=>T Dj 0`#~ BC}+yS
\ {-FS+D` 九. 简化
ZMFV iE;8 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
r0 mXRZC 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
+*Um:}& 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
?<7o\Xk#{ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
~k}>CNTr +-*/&|^等
%(72+B70R 2. 返回引用。
{Vg8pt =,各种复合赋值等
qhNY< 3. 返回固定类型。
1#o><
? 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
+vR$% 4. 原样返回。
y}TiN!M operator,
k Z^} 5. 返回解引用的类型。
:
5=E>! operator*(单目)
wTT_jyH) 6. 返回地址。
* &iSW~s operator&(单目)
_9@D o6 7. 下表访问返回类型。
^g[,}t:/d operator[]
E Z^eEDZ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
G|WO operator<<和operator>>
.Fdqn?c|+ A>SXc%K OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
ve#*qz Y 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
}4
p3m] "ZuhN(-` template < typename Left >
>O7ITy struct value_return
H*SEzVb {
y-Xd~<*Ia template < typename T >
X<6Ro
es2 struct result_1
$-Ud&sjn {
W6kDQ&q typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
je9eJUKE } ;
iti~RV, @PYCl template < typename T1, typename T2 >
^>?E1J3u struct result_2
j\,HquTR {
;=&D_jGf]
typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
+Xb )bfN } ;
8tc9H}> } ;
0I.9m[<Fc g5EdW=Dt, m_%1IJ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
5-277? u@`)u# 下面我们来剥离functor中的operator()
;%1ob f 89 首先operator里面的代码全是下面的形式:
$z7[RLu0! C?n3J return l(t) op r(t)
8F$b/Z return l(t1, t2) op r(t1, t2)
`ag7xd! return op l(t)
6~b~[gA return op l(t1, t2)
kT(}>=]g return l(t) op
/H)K_H#|; return l(t1, t2) op
SL;\S74 return l(t)[r(t)]
lu^c^p; return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Yx_[vLm *yuw8 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:
GHHErXT\a 单目: return f(l(t), r(t));
2Yx6.e< return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
<v?9:} 双目: return f(l(t));
/j]r?KAzw return f(l(t1, t2));
p[(VhbN 下面就是f的实现,以operator/为例
YyX/:1 sg> u7u8cVF struct meta_divide
^4LkKYMS {
\lK iUy/ template < typename T1, typename T2 >
"
}@QL` static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
P5ii3a?R {
&0O1tM*v return t1 / t2;
4WnB{9
i`I }
eR(PY{ } ;
H&65X "v-\nAu 这个工作可以让宏来做:
im^G{3z 3LZ0EYVL #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
}XCHoB template < typename T1, typename T2 > \
&oevgG static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
s>
JmLtT 以后可以直接用
dL<okw DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Cw]Q)rX{ 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
YJ]]6 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。。。)
7-+X -Y? +/q%29-k :8U=L'4 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
xtKWh`[& 4J2NIFZ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
OvU]|4h class unary_op : public Rettype
Tn[DF9;? {
x+(h#+F Left l;
pB{QO4qn public :
]yN]^%PYH unary_op( const Left & l) : l(l) {}
8^ ;[c i\G@ kJNnF template < typename T >
^;GJ7y&,d typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*&>1A A {
eKpH|S!xU return FuncType::execute(l(t));
XU.ZYYZ= }
J0w[vrs&] vk+TWf template < typename T1, typename T2 >
YMnG-'^Z typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
gOa'o< {
08vA;6zt return FuncType::execute(l(t1, t2));
.hlr)gF&) }
h<i.@& } ;
!l@IG C nCEt*~t9VE qev1bBW 同样还可以申明一个binary_op
D0=D8P}H: +Tde#T&[ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
WA~|:S+ class binary_op : public Rettype
/<s'@!W {
#ldNWwvRGj Left l;
?Jm/v%0O Right r;
BqK|4-Pf public :
83:m7; binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
X1!m]s(I 5NbI Vz template < typename T >
:x]gTZ? typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
EUmQn8 {
8$-Wz:X& return FuncType::execute(l(t), r(t));
"P.7FD }
9mwL\j ItHKpTer template < typename T1, typename T2 >
0@{K'm/ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{ ;);E {
fXvJ3w( return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
C78YHjy }
*-T3'beg } ;
.
[+ObF9= Sm;&2" K&<bn22 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
.RH}/D 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
(A\qZtnyl DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
d%VGfSrKq 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
yAG4W[ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
-o6K_R}R 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
h&L+Qx 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
:e ?qm7 cB 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
G9:[W"P 下面是修改过的unary_op
*bDuRr?v9 k4'rDJfB template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
~EW
(2B{u class unary_op
+*a:\b"fx {
[{ K$sd Left l;
(ScL C
r75,mX public :
0Q_AF`" fI`6]?W unary_op( const Left & l) : l(l) {}
<tMiI)0% !h}x,=`z/ template < typename T >
x,@cU}D struct result_1
2TmQaDu%b {
jl{>>TW{x typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
:R{Xd{? } ;
%L:e~* }ARWR.7Cc template < typename T1, typename T2 >
o>311(: struct result_2
xV}E3Yj2# {
}=?kf3k typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
-@Mr!!t?N } ;
mNc( 9(QY~F template < typename T1, typename T2 >
VzA~w`$d typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*^ \xH ,. {
`LVItP(GUM return OpClass::execute(lt(t1, t2));
q62TYg} }
4gG&u33RrE F]N9ZWn/ template < typename T >
15x~[?! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|t1D8){! {
$^INl0Pg return OpClass::execute(lt(t));
Yl% Ra1 }
2.p7fu t(?m!Z?tb } ;
rOm)s' wr~# rfH H|tbwU)J 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
lfOF]Kiqr 好啦,现在才真正完美了。
HDvj{ 现在在picker里面就可以这么添加了:
0R\lm<& /k|y \'< template < typename Right >
,
?WTX picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
E)H:
L- {
7FW!3~3A_ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
{-2I^Ym 5i }
'b]GcAL 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
DNcf2_m -^=gQ7f9 |!euty :: hC4##pAa w(U-6uA 十. bind
zGHP{a1O7 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
KFCrJ) 先来分析一下一段例子
/B.\ 6 ><}FyK4C \\AufAkJ int foo( int x, int y) { return x - y;}
cod__. bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Z@>hN%{d+g bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
U+CZv1 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
Bwj^9J/ob 我们来写个简单的。
)WF]v"t 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
`*mctjSN 对于函数对象类的版本:
TUHC[#Vb? k"Y9Kc0XoU template < typename Func >
v|GvN|_| struct functor_trait
]Gr'Bt / {
r!S iR( typedef typename Func::result_type result_type;
O 2U/zF:X } ;
Z=|@76 对于无参数函数的版本:
iJi|* P5dw "{k3~epYaN template < typename Ret >
`4CRpz struct functor_trait < Ret ( * )() >
RC 48e._t {
zkMQ=,[ typedef Ret result_type;
dY,'6JzC } ;
Fv9Z'#t 对于单参数函数的版本:
D&shrKFx &a`-NRU# template < typename Ret, typename V1 >
)~`zjVx_ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
r!#3>F;B {
sCUPa-cHF typedef Ret result_type;
Lh}he:k+ } ;
p,Z6/e[SI 对于双参数函数的版本:
b%kh:NV{S !o@-kl template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
N ]duv~JS struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Ol? 2Qy.2) {
Z9U*SS5s, typedef Ret result_type;
L8W3Tpi&( } ;
x\jHk}Buj 等等。。。
3
*G=U 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
r
(uM$R$o =vFI4)$- template < typename Func >
?sO_c3^7z struct func_return
hCmOSDym {
$H#&.IjY template < typename T >
& zG= struct result_1
rdb%/@.- {
"\9@gfsp) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
en } ;
qSQjAo4t@ `drvu?F template < typename T1, typename T2 >
_ReQQti[ struct result_2
/eI38>v {
={fi&j typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Cxh9rUe. } ;
{M$1?j"7 } ;
NlKnMgt~ 0`x<sjG\q 8]Pf:_e,+ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
F kWJB> .,c8cq? template < typename Func, typename aPicker >
jk|0 <-3 class binder_1
G67BQG\av {
0QGl'u{F Func fn;
]8mBFr5E9 aPicker pk;
p?}Rolk7 public :
_])1P?. PY^Yx$t9 template < typename T >
u%|VmM> struct result_1
!XFN/-Q , {
oreSu;`$ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
7DI8r| ~ } ;
ht1
jrCe |m=@;B| template < typename T1, typename T2 >
"u%$`* struct result_2
)QX9T {
H[Qh* pq2 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Jjy}m0)#W_ } ;
J|ILG 74KFsir@ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
S`J_}> ]Rw,5\0 template < typename T >
P017y&X typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wo*/{KFvh {
K,So#Ui return fn(pk(t));
XL+kEZ|3 }
]AN)M> template < typename T1, typename T2 >
I\[*vgjm3G typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xd>2TW l# {
&Zf@vD return fn(pk(t1, t2));
|5O%@ }
B a Xzz } ;
p>MX}^6 M]6=Rxq1:E 6E 一目了然不是么?
wngxVhu8Ld 最后实现bind
=P5SFMPN -5E<BmM 6/GhQ/T%D template < typename Func, typename aPicker >
Sm-nb*ZyC picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
jL2f74?1 {
eqLETo@} * return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
M14pg0Q }
zis-}K< Vv zd>yII 2个以上参数的bind可以同理实现。
SK-|O9Ki 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
@m(\f PZ"xW0"- 十一. phoenix
eNXpRvY Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
&jj\-;=~Ho F`Pu$>8C for_each(v.begin(), v.end(),
TsR20P@ (
[TNYPA>{ do_
.%*.nq [
| WDX@Q
cout << _1 << " , "
E6n;_{Se/S ]
8y+Gvk: .while_( -- _1),
A@`C<O ^ cout << var( " \n " )
>+8mq]8^ )
qT}&XK`Q^ );
!4
6^}3 5|AZ/!rb 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
"b2Mk-qP 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
gs9f2t operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
!N!M
NsyDz 那么我们就照着这个思路来实现吧:
FxD" z3D n+xM)) ,E/vHI8 template < typename Cond, typename Actor >
%S@XY3jZY class do_while
uV;Z {
K<N0%c~ Cond cd;
!WDdq_n*v Actor act;
CIV6Qe"< public :
,ll!19y template < typename T >
@^`-VF struct result_1
&M<431y
{
`7'(U)x,F typedef int result_type;
!(+?\+U lE } ;
Gew0Y#/ {qj>
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
aHb,4 wY />]/At template < typename T >
0k3^+#J typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
KX*e2 /0 {
8lbNw_U do
CVu'uyy {
78 3a Z8 act(t);
c L84}1QD }
F[9IHT6{ while (cd(t));
:%s9<g;-h_ return 0 ;
>2N`l }
ujDAs%6MZ } ;
mA{gj[@:x |n]^gTJt t+66kB N 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
UIzk-.< 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
3):7mE( 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
R(x%<I 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
_Z 9I') 下面就是产生这个functor的类:
23+>K UlQ }
-BNW\]} template < typename Actor >
\QYs(nm?k class do_while_actor
K@W~ {
w/Ia`Tx$ Actor act;
!07$aQYcd public :
,{YC|uB do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
arDY@o~ }8 ,b;Q template < typename Cond >
v82@']IN picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
c-`&e-~XKL } ;
`/Z8mFs Y 7%L-;xcr]B #]n[ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
V$^x]z 最后,是那个do_
E&]S No< bQ_i&t\yzB "<bL-k*H) class do_while_invoker
DlTV1X-^1 {
8=t?rA public :
QZ
h|6&yI template < typename Actor >
LvE|K&R| do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
i Ri1E; {
J6\<>5A? return do_while_actor < Actor > (act);
)V~<8/) }
FL0[V, } do_;
i_f"?X;D Tf*X\{" 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
]+ug:E{7 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
kU4Zij-O 最后来说说怎么处理break和continue
hoeOdWIpf 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。
6lsU/`. 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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