一. 什么是Lambda
xSq+>, b 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
ifmX<'(9A 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,
r]S"i$ .EjjCE/v- DH.CAV %V(U]sbV class filler
8C I\NR{x8 {
:aD_>,n public :
s2#}@b6'. void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
<co:z<^lqu } ;
*QoQ$alHH ~Yre(8+M LDDt=HEY4 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:
GMpg+rK $6d5W=u$H
FWLLbL5t 8]4W@~c for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
=vL
>&$ /8/N HrRw 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
S4!B;,?AxN }3-`e3 &b]_#c j(c;r> 二. 战前分析
p`'3Il3 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。
r4]hcoU 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
~^o YPd52* k?_uv k:&B
b" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
]'z 5%' /* --------------------------------------------- */
`a@YbuLd vector < int *> vp( 10 );
];QX&";Z transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
+t(Gt0+ /* --------------------------------------------- */
!{A#\~, sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Jn20^YG /* --------------------------------------------- */
3+!G9T! int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
0uI=8j /* --------------------------------------------- */
/@", 5U# for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
LE g#W /* --------------------------------------------- */
880T'5}S
: for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Qn/6gRLj [MeFj!( mqiCn]8G WT1d'@LY 看了之后,我们可以思考一些问题:
Q6CVMYT 1._1, _2是什么?
+,eF(VS! 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。
'.I0n 2._1 = 1是在做什么?
"[CR5q9Pr 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。
Q776cj^L 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。
&E-q(3- pc;`Fz/`7 T~d_?UAw$ 三. 动工
UvL=^*tm 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
rW*[sLl3 2Xv$ 6<YAoo sTxbh2 template < typename T >
mwF{z.t" class assignment
!"
@<! {
=V:Al T value;
<{z-<D; public :
N\fj[?f[ assignment( const T & v) : value(v) {}
-e_pw,5c ' template < typename T2 >
}?9 A:& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
]5e|W Q>*X } ;
Hr*xA x 2xv[cpVi Q|7m9~ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
j!IkU}*c 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
&HqBlRo |zy` ]p9 z :A_ :VX2&* class holder
$]J<^{v {
s=<65 public :
a@C}0IP) template < typename T >
0*KL*Gn assignment < T > operator = ( const T & t) const
QH k jxj {
O*>`md?MH return assignment < T > (t);
perhR!#J }
9e;:(jl^ } ;
eo&G@zwN $kxu- m=60a@o] 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
g2YE^EKU~ 4UMOC_ static holder _1;
z7&m,:M Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
=RHIB1 xN!In-v[j; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Xj<xen( 而不用手动写一个函数对象。
e[db?f2! JcC2Zn6 7MhaLkB_6 a._>?rVy 四. 问题分析
vJ>o9:(6 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
&_'3(xIO 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
~e686L0j 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
JHJ]BMm 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
3.h0 下面我们可以对这几个问题进行分析。
m ~gc c ?BU?c:"f 五. 问题1:一致性
oKPG0iM: 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
8k^1:gt^ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
~bgM*4GW 6|1*gl1_LD struct holder
`6v24?z {
Tzfk_h3hE //
-(zw80@& template < typename T >
i({MID)/_ T & operator ()( const T & r) const
^$y`Q@-9 {
USKC,&6&} return (T & )r;
*,,:;F^ }
hcR^? } ;
}-p-( %Lp#2?* 这样的话assignment也必须相应改动:
+^[SXI^JaJ {]O.?Yru? template < typename Left, typename Right >
pbGv\SF class assignment
Xvxrz{ {
%Ybr5 $_ Left l;
rE?B9BF3O Right r;
n]3Z~HoZ public :
:#=BwdC assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
m"
]VQnQ template < typename T2 >
zRB LkrC T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
a@!O}f* } ;
a#&\65D $v=(`= 同时,holder的operator=也需要改动:
Ib"fHLWA^! Cjj(v7[E template < typename T >
A%~t[ H assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Li\b,_C {
jOL=vG return assignment < holder, T > ( * this , t);
9jllW[`2F }
\\Nt^j3qR 0RN 7hpf&` 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
SU(J 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
xN6}4JB fbkAu return l(rhs) = r;
f2k~(@!h 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
G9CL}=lJ, 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
M%5_~g2n'\ [o.#$( template < typename Tp >
8]WcW/1r ! class constant_t
F`.W 9H3 {
i1!Y{ const Tp t;
0,6!6>BOT public :
B.#-@ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
>bg{ template < typename T >
hfs QAa const Tp & operator ()( const T & r) const
bUc++M {
hPt=j{aJ%< return t;
^CB@4$! }
PrF('PH7i } ;
3lgD,_& x6Q_+!mnk 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
\psO$TxF= 下面就可以修改holder的operator=了
fF.+{-. +B4 i,]lCx template < typename T >
Rd|^C$6 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
J$&2GAi {
rWJKK return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
9/O\769"' }
m
[BV{25 \mw5
~Rf; 同时也要修改assignment的operator()
>dwY(a H h%|}*f_, template < typename T2 >
'i 8`LPQ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
pMkM@OH
现在代码看起来就很一致了。
+l<;?yk:; |C7=$DgwY 六. 问题2:链式操作
%
xBQX 现在让我们来看看如何处理链式操作。
}1NNXxQ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
;s5JYR 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
I3 YSW 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
3
op{h6 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
th+LScOX gY_AO1 template < typename T >
~ _ko$(;A struct result_1
&& WEBQ {
S*H
@`Do%d typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
\_/dfmlIZ } ;
+aOX{1w 3*oZol/ 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:
"}:SXAZ5` K^%ONultv template < typename T >
4"Mq]_D struct ref
LKst
QP!I {
'Kd-A:K2g typedef T & reference;
dRBWJ/ 1T } ;
COA>y? template < typename T >
mEbj struct ref < T &>
'NDr$Qc3 {
9\%`/tJM typedef T & reference;
EHrr}& } ;
KqXPxp^_Al aQ0pYk~( 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
?qbq\t ;6*$!^*w template < typename T >
z!)@`? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
9M@,BXOt {
@[]#[7 return l(t) = r(t);
%4Yq
(e }
2FEi-m} 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。
w+hpi5OH 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
|^OK@KdL1 Uq.hCb`: 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
B9]bv] _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
BxesoB
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
<6C:\{eo +5 调用divide的对象返回一个add对象。
seZb;0 最后的布局是:
^_uCSA'X Add
E*QLw*H / \
SxL/]jWR7 Divide 5
:13u{5:th / \
V/yj.aA*@ _1 3
Sea6xGdq 似乎一切都解决了?不。
fiLlOr%r 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。
Bx|h)e9 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。
rf]x5%ij 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:
rg I Z <A&Zl&^1 template < typename Right >
>*$Xbj* assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
RJdijj Right & rt) const
'-P+|bZW4 {
dAi.^! ! return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
J#\oc@ }
n39EKH rm% 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
_ U Y5 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
cuL/y$+EY 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。
u"DE? 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。
l6.&<0pLT 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。
?3<Y/Vg%c 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?
Fp>nu _-" 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:
LXf|n }|l7SFst template < class Action >
c, }VC- class picker : public Action
xggF:El3{ {
}l_8~/9 public :
n'!x"O7 picker( const Action & act) : Action(act) {}
Au*1- // all the operator overloaded
c~!ETwpHQ } ;
V9wL3* %{0F. 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。
rnBp2'EM 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:
8(
bK\-b dEam| template < typename Right >
T75N0/teS picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
4K,S5^`Gx {
m,ur{B8 : return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
o 80x@ &A: }
{HjJ9ZGQ uYijzHQyD Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
3!i{4/ 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。
{"db1Gbfg '30JJ0 template < typename T > struct picker_maker
w^}*<q\ {
2%)~E50U typedef picker < constant_t < T > > result;
chM-YuN| } ;
gOy{ RE template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
cvYKZB {
:c(#03w*C typedef picker < T > result;
:bXTV?#0
} ;
t|*UlTLm G^#?~ 下面总的结构就有了:
o8SP#ET"n 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。
\p!m/2 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。
l|M|;5TW picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
{,= hIXo> 至此链式操作完美实现。
_WI~b ypx`!2Q$ A>\3FeU>UC 七. 问题3
>S%}HSPKq 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。
NWj4U3x )M8@|~~ template < typename T1, typename T2 >
zo@,>'m ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vgi`.hk {
.I%B$eH return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
juxAyds }
cG4}daK]d BRv#` 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
W >|'4y)
!$<Kp6 template < typename T1, typename T2 >
>L$9fn/J struct result_2
P=X)Ktmv {
c*R18,5- typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
!04^E } ;
AG"iS<u 845\u& 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
(@S9>z4s 这个差事就留给了holder自己。
|I3&a=, ER:K^
Za (U:6vk3Q template < int Order >
>E
WK
cocM class holder;
}xY|z"& template <>
rw75(Lp{ class holder < 1 >
m;S%RB^~H {
Yx](3w ID public :
6mjD@ template < typename T >
`0-i>> struct result_1
jRxzZt4 {
kqGydGh*" typedef T & result;
u3sr"w& } ;
m`jGBSlw_ template < typename T1, typename T2 >
l I2UpfkBP struct result_2
_,w*Rv5= {
FPEab69 typedef T1 & result;
Ad4-aWH } ;
^$<:~qq! template < typename T >
}{v0}-~@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
4 &0MB>m {
J$-1odL0Z return (T & )r;
jI$7vmO }
nyOvB#f template < typename T1, typename T2 >
!RN9wXS7 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
o@YEd d {
U[:Js@uH_ return (T1 & )r1;
Kc+9n%sp }
5"D\n B% } ;
Ah
zV?6e @"m+9ZY template <>
h{ eQ\iI class holder < 2 >
8'u,}b) {
rEs!gGNN public :
_HkQv6fXpE template < typename T >
F0'8n6zj struct result_1
lT'V=,Y
t {
;9qwB typedef T & result;
!0cb f&^: } ;
xww\L
&y template < typename T1, typename T2 >
OGW0lnQ/ struct result_2
u2*."W\ {
$C8s typedef T2 & result;
l!IN #|{( } ;
Ub[UB%(T template < typename T >
OO;I^`Yn typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
XOEf," {
kZ!&3G9>- return (T & )r;
}m S+%w"j }
(R!.=95@ template < typename T1, typename T2 >
)F6p+i=" typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
cN)noGkp {
H+Q_%%[N return (T2 & )r2;
&CfzhIi*! }
XL(2Qk } ;
tz2$j@!= F^Mt}`O h\8bo= 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> >。
j)}TZx4~ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
@! jpJ} 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
s$/Z+"f( Bhe0z|& return l(i, j) = r(i, j);
Y7`Dx'x 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
_Fjax (KR.dxzjf return ( int & )i;
q&,uJo return ( int & )j;
;$UB@)7% 最后执行i = j;
qx}*L'xB 可见,参数被正确的选择了。
oSP^
.BJ$ ?q"9ZYX< KzB9
mMrO bbWW|PtWwP ?#L5V'ZZ* 八. 中期总结
4*Z>-<W= 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:
Zy6>i2f4f 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
>P2QL>P 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
'WwD$e0= 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
D*8oFJub ;(LC{jY lV?OYS|4i "-G&]YMl i.+#a2 >
!WFY 九. 简化
3
FLht
L 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
g+=f=5I3 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
a<Ps6' 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
9tB:1n} 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
'zQp64]F +-*/&|^等
Y>K3.*. 2. 返回引用。
;*e$k7}F =,各种复合赋值等
I0sw/,J/Z 3. 返回固定类型。
8FBXdk?A 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
wQX%*GbL2 4. 原样返回。
0f,Ii_k bT operator,
M532>+A]Za 5. 返回解引用的类型。
*)i+ c{~ operator*(单目)
HE3x0H}o> 6. 返回地址。
BR0P :h operator&(单目)
lAx8m't}6 7. 下表访问返回类型。
TzsNhrU{ operator[]
@34CaZ$k 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Yd<q4VJR operator<<和operator>>
SY+$8^ xx,|n OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
\05 n$. 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Z'y:r2{ql s=)1:jYk template < typename Left >
g]}E1H6- struct value_return
lLuAg ds` {
n}q/:|c template < typename T >
N#vV; struct result_1
;3N>m|?D= {
efm#:>H typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Qs\!Kk@ } ;
[\)irCDv gOn^}%4.I template < typename T1, typename T2 >
}I#,o!)Vd struct result_2
Tv~Ys# {
XNB4KjT typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Su[f"2oR } ;
Y_M3-H=0 } ;
qF4pTQf 4:qM'z P\.1w>X 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
O%busM$P)/ (\$=+' hy 下面我们来剥离functor中的operator()
F0+@FS0 首先operator里面的代码全是下面的形式:
bOdyrynh %hb!1I return l(t) op r(t)
/PtmJ2[ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
<,(Ww return op l(t)
yyuf return op l(t1, t2)
8,&QY%8pX return l(t) op
#W=H)6 return l(t1, t2) op
qvN 5[rb return l(t)[r(t)]
F$H^W@<w return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
OEj%cB! /Wm3qlv 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:
4(}V$#^+ 单目: return f(l(t), r(t));
(khMjFOg return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
{#uf#J| 双目: return f(l(t));
5\P3JoH:Yg return f(l(t1, t2));
y
;T=u(} 下面就是f的实现,以operator/为例
di#:KW NFlrr*=t> struct meta_divide
%z AN@ {
.5?Md template < typename T1, typename T2 >
>tVD[wVF0 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
"(SZ;y {
|>AHc_:$$ return t1 / t2;
3']=w@~ O[ }
Lw #vHNf6 } ;
aG/L'weR j?9fb 这个工作可以让宏来做:
4Nz]LK%@ \J3n[6; #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
naWW i]9 template < typename T1, typename T2 > \
zrCQEQq static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
gAViwy9{ 以后可以直接用
zu|=1C#5h DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
/,#&Htk 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
:TN^}RML (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。。。)
{,b:f ;l2pdP4jf pbb6?R, 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
F5;x>;r <ooRpn template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
*[[TDduh& class unary_op : public Rettype
V/i7Z h#2: {
!Typ_Cs Left l;
vaUUesytt public :
0`l(c unary_op( const Left & l) : l(l) {}
'CO3b, Qg4g(0E@ template < typename T >
@+
U++ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
yW)X
asn {
)nJh) {4\ return FuncType::execute(l(t));
by%k*y }
qT+:oMrTSm +~]LvZtI_ template < typename T1, typename T2 >
~J,e^$u typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^N_ ?&pgy {
[EU\- return FuncType::execute(l(t1, t2));
X7gtR|[ }
- Ado-'aaS } ;
YXWlg%s a)GT\1q .~Z@y# 同样还可以申明一个binary_op
M]$_>&" $*[-kIy template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
bp?4)C*R class binary_op : public Rettype
|=9=a@l]P {
^%r>f@h!L Left l;
=jN9PzLk Right r;
WGrG#Kw[ public :
z^r binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~}fQ.F*7R q-)Ynp4' template < typename T >
c-{;P>L typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
N3}jLl/ {
P_f^gB7 return FuncType::execute(l(t), r(t));
| &]04 }
my^2}>wi 5U+a{oA template < typename T1, typename T2 >
XKq}^M&gy typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d;9F2,k$w {
E\!<= return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
T=n)ea A }
nd/.]" } ;
dNMz(~A[Y Y"&1jud4xl t*'U|K4L/ 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
*(sUz?t 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
}yW*vy6` DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
b4HUgW3Ac 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。
$-:j'e:j 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
6$|!_94>*) 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。。。
%+,7=Wt- 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
J(JqusQd ! 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)
^7
oX Ju= 下面是修改过的unary_op
&0*=F%Fd +`)4jx)r/ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
)mVpJYt; class unary_op
eQvdi|6 {
$yA2c^QS Left l;
!?~>f>js_l >X"V public :
~HH6=qjU) ;5fq[v^P: unary_op( const Left & l) : l(l) {}
4dwG6- K^'NG! template < typename T >
#I(Ho:b struct result_1
J_=42aHO {
M)1?$'Aq typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
T8ftBIOi } ;
^5yFb=2 lB
Y "@N template < typename T1, typename T2 >
zz1e)W/ struct result_2
]VU a$$ {
g,N"o72) typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
IfdgMELk } ;
MSw:Ay[9 Y79{v nlGk template < typename T1, typename T2 >
X( H-U
q*( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g^dPAjPQ {
sZ!/uN!6 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
CI };$4W~ }
XvIrO]F- C/{tvY /o template < typename T >
eZ^-gk? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-:|1>og {
{IlX@qWr return OpClass::execute(lt(t));
`1eGsd,f }
z`:uvEX0 =U_WrY<F } ;
!VJ5(b 9<ev]XaSl rprtp5C g 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
xxN=,p 好啦,现在才真正完美了。
wwtk6;8@ 现在在picker里面就可以这么添加了:
mz~aSbb| C/w!Y)nB= template < typename Right >
cF7efs8u picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
%;Dp~T`0 {
itmdY!;< return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
dsh S+d }
OEN!~-u 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
Y^Olcz vZQ' uNV\_'9>Y p+;[i%` QlHxdRK`. 十. bind
A\jX #gg 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
l$_Yl&!q$ 先来分析一下一段例子
3O:gZRxK nM)q;9-ni 5+gSpg]i int foo( int x, int y) { return x - y;}
YRy5.F%? bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
$RYsqX\v bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
CqRG !J 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。
BN?OvQ 我们来写个简单的。
?>_[hZ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
WzC_M>_ 对于函数对象类的版本:
IfH*saN7 BmRk|b template < typename Func >
@} 61D struct functor_trait
g)<t=+a {
Lwg@*:`d typedef typename Func::result_type result_type;
0koC;(<n } ;
"Yo.]PU 对于无参数函数的版本:
pL{h1^O} J 1?)z+t9~ template < typename Ret >
PN!NB. struct functor_trait < Ret ( * )() >
>^8=_i ! {
=c-,uW11[ typedef Ret result_type;
1?6;Oc^ } ;
[HKTXF{n 对于单参数函数的版本:
f\ wP}c' d{UyiZm\ template < typename Ret, typename V1 >
^b{w\HZ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Wn(pz)+Y {
4&Q.6HkL typedef Ret result_type;
O;u&>BMk } ;
~"E@do(" 对于双参数函数的版本:
yX}riXe wz-#kH5? template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
HbRDa struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
p/4\O {
'\$2+* typedef Ret result_type;
4v"9I( } ;
|z!Y,zaX 等等。。。
3J2j5N:g 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
j0p'_|)( 6iiH+Nc template < typename Func >
zqaz1rt[ struct func_return
88)F-St {
O<0G\sU template < typename T >
iUv#oX
H struct result_1
T9@W,0# {
&TmN^R> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
#PzRhanX } ;
p nS{W
\Q >AT{\W!N template < typename T1, typename T2 >
Fxu'(xa struct result_2
TwlrncK* {
#Z'r;YOzs typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
VpDNp
(2 } ;
JsfX&dX0 } ;
,;aELhMZ |fx*F}1 'n7)()"2 最后一个单参数binder就很容易写出来了
)Q_^f'4 hJavi>374 template < typename Func, typename aPicker >
< sJ class binder_1
(p2jigP7a[ {
XY[uyR4Z Func fn;
vI<n~FHt aPicker pk;
,4bqjkX5q public :
"T`Q, xwZcO template < typename T >
H'fmQf struct result_1
a9CY,+z5B {
XwKB+Yj0 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
[
7W@/qqv } ;
gK {-eS ^f:oKKaAW; template < typename T1, typename T2 >
@z8,XW
} struct result_2
wHSa s[4k {
l-Hp^|3Wq typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ggr\nY } ;
}H[v!l@ i1qhe?5 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
I`?6>Z+%) TA=VfA B template < typename T >
;VY0DAp{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B'( /W@ {
-^m]Tb<u return fn(pk(t));
29(s^#e8A }
q[l!kC+Eh template < typename T1, typename T2 >
\,<5U
F0 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m{(G%n>E& {
'lPt.*Y<u return fn(pk(t1, t2));
vf=b5s(7Q }
<IWO:7*# } ;
I:4m]q b 9%>GOY xEt".K 一目了然不是么?
={[s)G 最后实现bind
VKcO]_W1 Mqu>#lL q*,g template < typename Func, typename aPicker >
(E v/R%Z picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
wAC*D=Qj {
bLrC_ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
2f'3Vjp~G }
h|^RM*x Zi&qa+F 2个以上参数的bind可以同理实现。
Nf.6:= 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
'l+).}, W\V'o Vt 十一. phoenix
xE$(I<: Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
h
rL_. 4 (1`z16 for_each(v.begin(), v.end(),
2!Ip!IQ: (
ZJCD)?]=3 do_
ZP>KHiA [
a}~Xns cout << _1 << " , "
y8=(k}=3 ]
86bl'FdKS .while_( -- _1),
tDF=Iqu)a cout << var( " \n " )
[42vO )
P`JO6O:& );
kPt9(E] yi7m!+D3 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:
a2l\B ~n 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
g3r4>SA operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
~NYy@l 那么我们就照着这个思路来实现吧:
bo]xah|."j u)]]9G
_8 Z83A1`!.| template < typename Cond, typename Actor >
7X\azL class do_while
!&f(Xs {
vYT%e:8)q Cond cd;
Nqih LUv Actor act;
E'|@hL-jn public :
X2avo|6e template < typename T >
k 7 !{p struct result_1
H-&Z+4 +Xs {
f9A^0A?c typedef int result_type;
V2< 4~J2:9 } ;
m_{?py@tZ . zM do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
OGgP~hd Tk[`kmb template < typename T >
'Xl[ y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>Qk4AMIO {
K8,fw-S% do
eK%~`Y {
}]0f -} act(t);
9mdp\A }
h?f)Bt}ry while (cd(t));
(E'f'g return 0 ;
Ne^md }
%O$4da"y } ;
u`Ew^-"> 2=X\G~a ?NV3]vl 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
~-r*2bR 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
qT(
3M9! 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
}Wxu =b 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
P'^#I[G' 下面就是产生这个functor的类:
&"^,Ubfcn" m"MTw@}SJ; Jh3(5d"MV template < typename Actor >
7O3 \ class do_while_actor
9~8UG ( {
?S9!;x< Actor act;
nl9G1Sm(E public :
N7A/&~g5L do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
N%1T>cp0 =d#3& R]p template < typename Cond >
%xE9vN; picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
P{
AJH1 } ;
a?]Ow J ^j1?L B tx=~bm"*? 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
wO6`Ap
t1: 最后,是那个do_
k _)H$* ^rd]qii" &%QtUPvr9 class do_while_invoker
B dHLow {
ulM6R/V:? public :
vi+k#KE template < typename Actor >
92}UP=RW! do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
a0y7a/@c {
>3HLm3 T return do_while_actor < Actor > (act);
6 /T_+K.k }
&lg+uK } do_;
!C&!Wj A;~u"g 'z& 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
52-Gk2dp 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
c hE~UQ 最后来说说怎么处理break和continue
B2UQO4[w 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。
(uBevU\ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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