一. 什么是Lambda
?l?l<`sTO 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
y<
*-& 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,
<n]P D;.4 ^g vTc+| *}lLV.+A w=WF$)ZU class filler
G]f|? {
sV
a0eGc public :
O%\cRn8m void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
2 wY|E<E } ;
&=kv69v 2@6@|jRG {+WY,%e 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
WSH[*jMA vnvpb!
@Q A|r3c?q ;(/go\m
tB for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
_Pqq* +mVAmG@ 6[A\cs 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
M.mn9kw` C(G.yd I!Z`'1" F*PhV|XU 二. 战前分析
Ie.
on ) 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
baII!ks 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
KM?4J6jH c}qpmW F Jh
E C for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
NLMvi!5w, /* --------------------------------------------- */
gE2(E0H vector < int *> vp( 10 );
<x^$Fu transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
_f%s] /* --------------------------------------------- */
hI86WP9* sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
5Z!$?J4Rl /* --------------------------------------------- */
|"SZpx int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Z\IM~- /* --------------------------------------------- */
N3L$"g5^ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Ea@0>_U| /* --------------------------------------------- */
>+dSPI for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
.A< HM} 8IlUbj _h-agn4[i DA
"V) 看了之后,我们可以思考一些问题:
}) -V,\ 1._1, _2是什么?
#AGO~#aK 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。
!
*sXLlS 2._1 = 1是在做什么?
{zcG%b WJ 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。
]%6%rq%9C 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'f7=ChNF v8f3B<kj l7VO8p]y[R 三. 动工
#EzhtuHxn 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
8?nn4]P ]vQa~} |M7C=z=' "rn template < typename T >
3%)cUkD class assignment
^&YtZjV {
X
<xM ' T value;
v)du] public :
SSF:PTeG> assignment( const T & v) : value(v) {}
Eg`~mE+a template < typename T2 >
bra2xHK@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
j_rO_m <8 } ;
D=a*Xu2zq 3 ~P$p< %DiQTg7V, 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
>V(C>^%-> 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
rd->@s|4mT ^N<aHFF GhfhR^P ]&]G class holder
DLbP$&o {
= cxO@Fu public :
,.P]5 lE template < typename T >
\5}PF+)| assignment < T > operator = ( const T & t) const
\*CXXp` {
N#M>2b<A/T return assignment < T > (t);
w]MI3_|'r( }
h{mzYy}b } ;
.'M.yE~5J bq7+l4CGTv |iJz[% 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:
&G%AQpDW5 DH.` static holder _1;
M
%zf?>]) Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Ut~YvWc9 GThGV" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
G:b6Wf 而不用手动写一个函数对象。
Q%aF~ :c]y/lQmV mL1ZSX
o! ;VCV%=W< 四. 问题分析
[5xm>Y&} 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。
a'`i#U 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。
$!G|+OuTR 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Jy:@&c 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
FsUH/Y
y 下面我们可以对这几个问题进行分析。
0*:n<T9 Z=-#{{bv 五. 问题1:一致性
9hK8dJw 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?|
rMG[,:V 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
im<!JMI ;Uch struct holder
0e>?!Z
E {
<EyJ $$ //
!pe[H*Cy template < typename T >
Y]R=z*i% T & operator ()( const T & r) const
5Qg*j/z? {
TS=%iMa return (T & )r;
dT1UYG}>j }
ce4rhtkV } ;
ajRht +{ q:vN3#=^qf 这样的话assignment也必须相应改动:
eiOAbO#U SN[yC template < typename Left, typename Right >
MeV4s%*O+ class assignment
g0~m[[ {
,-d2wzhW Left l;
h Q Att Right r;
]mJ9CP8P1c public :
;mV>k_AG assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
mMZ=9 ?m template < typename T2 >
eG1A7n'6W T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
B$=1@ } ;
V'.gE6we zxv y& 同时,holder的operator=也需要改动:
HE4S%#bH> ,iiI5FR template < typename T >
DS|x*w'I assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
|Qpo[E}a {
qsN}KgTjg return assignment < holder, T > ( * this , t);
6(Cjak+~! }
50S*_4R qk&BCkPT 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
]~m=b`o 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
BH^cR<<j >Y3zO 2Cr return l(rhs) = r;
;%n(ARZ# 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
iee`Yg!EOH 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
}
F*=+n R;/LB^X] template < typename Tp >
6>d3* class constant_t
78mJ3/?rC {
)]}68}9 const Tp t;
Q!fk|D+j public :
wzI*QXV2s constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
%eu_Pr 6X template < typename T >
]%5gPfv[T const Tp & operator ()( const T & r) const
Mb%[Qp60 {
'xOH~RlE return t;
2IDn4<` }
BGT`) WP } ;
^6,}*@ i\L7z)u 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
3V/|" R2s 下面就可以修改holder的operator=了
T6rjtq n22OPvp template < typename T >
VS<w:{* assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
apm,$Vvjy {
CYk"
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
kL}*,8s{ }
| i'w"Tz4 Bv=:F5hLG 同时也要修改assignment的operator()
^W,x 3DrW[\ template < typename T2 >
^#j{9FpPs T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
'P >h2^z 现在代码看起来就很一致了。
<dhBO *7/MeE6)i 六. 问题2:链式操作
CY.i0 现在让我们来看看如何处理链式操作。
`>$l2, 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
x@"`KiEUs 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
N%8aLD 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
2W`<P2IA 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
WPNvZg9*c FkIT/H template < typename T >
X=b]Whuv struct result_1
RjQdlr6* {
*6*/kV?F typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
'4d+!%2t } ;
?t];GNU`l E./Gt.Na 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
FZhjI 8+,~ f<~S0[H template < typename T >
.1& F p struct ref
3sq(FsT {
f)K1j{TZ typedef T & reference;
(!`]S>_w9 } ;
[6t!}q template < typename T >
-J=N struct ref < T &>
a7Rg!%r {
/SZg34% typedef T & reference;
%phv <AW } ;
c 7uryL b}#ay2AR 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
^iq$zHbc0u YV0K&d template < typename T >
${%*O}$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
7 V+rQ {
v'zf*]9 return l(t) = r(t);
c,I|O'
&k }
w oS I
2i 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。
\hwz;V.J" 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
C7[CfcPA m^)h/s0A 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
o!+jPwEU _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
MzsDDP+h _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
&t\KKsUtd +5 调用divide的对象返回一个add对象。
|F 18j9 最后的布局是:
mmj6YQ0a Add
hD:$Sv/H / \
n3kYVAgF Divide 5
iE$/ Rcp / \
U\ A*${ _1 3
\;>idbV 似乎一切都解决了?不。
GUyc1{6 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
85fBKpEe 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
>Cjb|f3'i} OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
H+>l][ huau(s0um template < typename Right >
|h,aV(Q assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
:h&*<!O2B` Right & rt) const
Iz#h:O {
7='M&Za return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
? 1g<] ? }
DaW_-:@s 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
EnrRnVB XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
/EOtK|E 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
j_?U6$xi 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。
yp=2nU"o 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。
TWC^M{e 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?
^AUmIyf_ 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:
wK[xLf ) tGC&l+?/ template < class Action >
X}yEMe{T class picker : public Action
mb*L'y2r {
J}coWjw`q public :
Nd&u*&S picker( const Action & act) : Action(act) {}
0j1I // all the operator overloaded
'(kySf[ } ;
5M~\'\; oUm"qt_ 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。
&Q^M[X 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:
_?3bBBy w*ig[{
I template < typename Right >
a`CsL Bv& picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
<BQ4x.[ {
v.+-)RLQg return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Pb.-Z@ }
Z^AACKME #`/KF_a3\> Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
1dOVH7 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。
~?dPF;.6_ ,k/*f+t template < typename T > struct picker_maker
D:llGdU#2 {
38%]GQ typedef picker < constant_t < T > > result;
Gu&?Gn oc } ;
Hq^sU% template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
b:>(U. {
R{3f5**0 typedef picker < T > result;
.8CR
\- } ;
B5!$5Qc MZE8Cvq0 下面总的结构就有了:
AFl]w'= functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
)k3zOKZ; picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
/+Xv(B picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
w/N.#s^ 至此链式操作完美实现。
:h N* )2z
(l-$. .8l\;/o| 七. 问题3
uA:|#mO 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。
.-[UHO05^8 M=e]v9
template < typename T1, typename T2 >
b3x!tuQn ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N>7INK {
<r,l return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
]"bkB+I }
n5CjwLgu\b M`IiK+IoU 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:
U: 6 J ~ z
d
9Gi5& template < typename T1, typename T2 >
{TT@Mkz_QC struct result_2
l%"[857 {
+~,
qb1aZ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
xbJ@ z{ } ;
0tbximmDb mD }&X7 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?
Uw R,U#d 这个差事就留给了holder自己。
)o!y7MTl w?_y;&sbR 6<0-GD}M template < int Order >
v&g(6~b_> class holder;
yNp l0 d template <>
=Gsn4>~%n class holder < 1 >
(I3:u-A {
tln*Baq public :
VYw
vT0 template < typename T >
BM bT:)% struct result_1
+$i-"^ {
-$Bom typedef T & result;
zA+&V7bvy } ;
v4]7"7GuW template < typename T1, typename T2 >
b|U48j1A struct result_2
>
Q1r^ {
cU}j
Whu typedef T1 & result;
`P;fD/I } ;
@kU{ template < typename T >
\ZdV|23 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
kIS&! V {
".+wz1 return (T & )r;
c-nBB }
`_{'qqRhe template < typename T1, typename T2 >
cVv>"oF;~* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
b
62 o {
#"|Y"#@k return (T1 & )r1;
Bvx%|:R }
e-<fkU9^W } ;
ju8mO& rg
U$&O template <>
:b+C<Bp64r class holder < 2 >
[~$Ji&Dd {
Zf;1U98oC public :
Alh"G6 template < typename T >
$^R[t; struct result_1
F?2(U\k# {
PN0l#[{EN typedef T & result;
WE$Pi;q1 } ;
Ikiv+Fq( template < typename T1, typename T2 >
)W9$_<Z struct result_2
=]x FHw8A {
L+Q"z*W typedef T2 & result;
Qg } ;
8EZ"z
d`n/ template < typename T >
yBO88rfh> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
+s&+G![ {
UNLy{0tA return (T & )r;
Eugt~j3 }
,vP9oY[n template < typename T1, typename T2 >
*%5#\ I typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
mJb>)bOl {
K9 return (T2 & )r2;
" ^~f.N }
(PU0\bGA } ;
K'N`rx.7 |;{^Mci% 2vWJ|&|p 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
>69xl^Gd 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
R7cY$K{j 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
[>#?C*s !$hrK6o return l(i, j) = r(i, j);
R(@7$ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
]od]S8$5 g':mM*j& return ( int & )i;
Fs_V3i3|L return ( int & )j;
J!%Yy\G 最后执行i = j;
zllY$V&<! 可见,参数被正确的选择了。
l){l*~5zl2 e#IED!U esmQ\QQ^1 1g{`1[.QO 0rY<CV;fZ 八. 中期总结
9ZUG~d7_ 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:
JE,R[` & 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
uc~PKU?tO 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
?,NZ/n 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
[(}f3W & j y{T=Nb )K>XLaG) wG2lCv`d Lhu2;F\/ <||F$t 九. 简化
AS`0.RC- 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
|//cA2@. 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
:6PWU$z$7 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:
K97lP~Hu 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Q?n} ~(%& +-*/&|^等
g*\u8fpRq 2. 返回引用。
j#y_# =,各种复合赋值等
$bh2zKB) 3. 返回固定类型。
j(6:
各种逻辑/比较操作符(返回bool)
9+h9]T:9 4. 原样返回。
EaFd1 operator,
WaF<qhu* 5. 返回解引用的类型。
"Q'#V! operator*(单目)
B`<(qPD 6. 返回地址。
C*ZgjFvB operator&(单目)
D|9C|q 7. 下表访问返回类型。
bP&o]?dN operator[]
6G7B&"& 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
_ZIaEJjH/ operator<<和operator>>
)<9g+^ 4?g~GI3 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
##BMh! 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
% ~J90a Fp+^`;j template < typename Left >
@)m[:n struct value_return
F}<&@ 7kF {
KM< +9` template < typename T >
!Zgb|e8< struct result_1
[nn/a?Z4S {
uCF+Mp typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
6(B0gBCId } ;
7xB#) o53 t= "EbPE template < typename T1, typename T2 >
>k*QkIyq struct result_2
HI#}M|4n {
%>Z=#1h/a typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
U# Y?'3 : } ;
)NRY9\H } ;
*58<.L| lg&"=VXx51 Lg|j0-"N 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
^=bJ
_' p]*$m=t0r 下面我们来剥离functor中的operator()
dP
T)& 首先operator里面的代码全是下面的形式:
M3K+;-n^
N~EM`d return l(t) op r(t)
`5< return l(t1, t2) op r(t1, t2)
4?><x[l2{ return op l(t)
n0 _:!]k^ return op l(t1, t2)
>*,Zc return l(t) op
/$\yAOA'y return l(t1, t2) op
x%k4Lm return l(t)[r(t)]
PkF
B. return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
|Q`}a % zOLt)2-< 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
{F6hx9? 单目: return f(l(t), r(t));
)AXTi4MNp return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
[X#bDO<t 双目: return f(l(t));
3F5r3T6j} return f(l(t1, t2));
j^llO1i/ 下面就是f的实现,以operator/为例
6aK'%K Lx8^V7X struct meta_divide
D*Siy; {
jeN_
sm81b template < typename T1, typename T2 >
KqcelI?-I static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
L7G':oA_`p {
vpvPRwJ return t1 / t2;
93kSBF# }
R)WvU4+U } ;
~ d/Doi !vr">@}K 这个工作可以让宏来做:
@,CCwiF'q cm%QV? #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
}KCXo/y template < typename T1, typename T2 > \
MkC25 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
igOjlg_Q 以后可以直接用
P}~6yX DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
]d9;YVAU 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
0+P_z(93? (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
|08 tQ &1F)/$,v w)&] k#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
HO41)m+& 3VCyq7B^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
)U>q>< class unary_op : public Rettype
&~6Z)} {
o83HR[ Left l;
uDafPTF public :
|5V#&e\ES unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Wgq*| teW qp"gD-,-o template < typename T >
@_FL,AC&m typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X@JDfn?A {
hDl& K E return FuncType::execute(l(t));
cwz
% LKh }
%HL@O]ftS x|U]x template < typename T1, typename T2 >
_Eq:Qbw# typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
lc>nUhj. {
3.Ni%FF` return FuncType::execute(l(t1, t2));
4L^KR_h/ }
6^mO<nB } ;
=5oFutg` _&XT
=SW} YXg:cXE8e 同样还可以申明一个binary_op
[LL"86D =k2+VI template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
(+@3Dr5o0} class binary_op : public Rettype
fhL dM {
A8e b{qv Left l;
;g^QHr Right r;
)}~k7bb}Y public :
|I^\|5 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
J^
P/2a#a ,
y{o!w template < typename T >
Z:,HB]&;9 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Q'*-gg&) {
V>g EF'g return FuncType::execute(l(t), r(t));
k#JFDw\ }
H3QAIsGS R@=ve
%a- template < typename T1, typename T2 >
%ghQ#dZ]& typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|ng[s6uf {
]o6yU#zn~e return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
15iCJ p }
.Z8 x!!Q* } ;
#c+N}eX{ /'TzHO9_` z.e%AcX 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
KbMgatI/ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
z;#}uC DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
'[qG ,^f 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。
7g 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
]8+%57:E 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。。。
wh|[
"U(' 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
!ye%A& 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^(' 下面是修改过的unary_op
%lv2 ;- B(Y{ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
HQt=.#GW class unary_op
f@\
k_ {
7Ar4:iNvX Left l;
<g>_#fz"K b[GZ sXD- public :
?.\CUVK y"e'Gg2 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
p'KU!I} Vfg144FG' template < typename T >
"h$A. S struct result_1
w gATfygr {
+wD--24!( typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Ulj2Py} } ;
tq<7BO<6 ghbxRnU} template < typename T1, typename T2 >
swi| struct result_2
J24UUZ9&$ {
G
A2S typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
#96E^%:zL } ;
0@*rp7 T>vH ZZiO template < typename T1, typename T2 >
}`f%"Z typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
G!XizhE {
aWOApXJ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
NZ7a^xT_) }
bi#o1jR #`y7L4V*o template < typename T >
1ReO.Dd`R typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"F"G(ba^ {
sKn>K/4JZ return OpClass::execute(lt(t));
^4B6IF* }
:ozHuHJ# (yc$W9 } ;
F~W*"i+EZ #^!oP$>1 (zk'i13#6 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
$qg5m,1? 好啦,现在才真正完美了。
e)!X9><J 现在在picker里面就可以这么添加了:
Rp}6}4=d Qs#v/r template < typename Right >
)bi*y`UM] picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
p_B,7@Jl {
[A*vl9= return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
s8@f Z4 }
N7+K$)3 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。
fm&l0 YDs/BF
Z ?kE2S6j5 ` mALx! ` gTO% 十. bind
\m5:~,p= 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。
!Q cgTW)T 先来分析一下一段例子
={={W 1hi^ oUltr int foo( int x, int y) { return x - y;}
/\
~{ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
I?bL4u$\ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
w>/KQ> \" 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
Lm-}W "7 我们来写个简单的。
78qf 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
)bPNL$O 对于函数对象类的版本:
R;I}#b cJ (873:"( template < typename Func >
;E*^AW struct functor_trait
WYEvW<Hv {
h>bmHQ typedef typename Func::result_type result_type;
z-krL: A } ;
'
nf"u 对于无参数函数的版本:
i,;Q {oBVb{< template < typename Ret >
g.F{yX] struct functor_trait < Ret ( * )() >
I0Wn?Qq=@ {
8ne5 B4 typedef Ret result_type;
2R<1^ } ;
2z )h,<D 对于单参数函数的版本:
BN#^
/a- U?xl%qF`) template < typename Ret, typename V1 >
"UVV/&`o struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
BtU,1`El5 {
UT[KwM{y typedef Ret result_type;
MKoN^(7 } ;
G@,qO#5& 对于双参数函数的版本:
~a/yLI"'g LjxTRtB_ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
.JQR5R |Q struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
b!7"drge: {
8&dmH& typedef Ret result_type;
N_/&xHw } ;
:Tj,;0#/ 等等。。。
'|WMt g 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
3 5|5|ma [gQ~B1O template < typename Func >
H3`%#wQ0j struct func_return
{
"$2 {
9H.E15B template < typename T >
sjShm struct result_1
KwpNS(]I {
G=~T)e typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
`33h4G } ;
^IQC:21 {d^&$~ template < typename T1, typename T2 >
Z(Q?epyT struct result_2
w9.r`_- {
oX?2fu- typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
_NqEhf:8 } ;
A:NsDEt } ;
HC!$Z`}Y gI\J sN yKfRwO[j 最后一个单参数binder就很容易写出来了
OmKT}D~ 4 /*D]4AK template < typename Func, typename aPicker >
eJ7A.O class binder_1
/!7m@P|&D {
CXA)Zl5# Func fn;
c#CX~ aPicker pk;
2psLX public :
$:mCyP<y ^dqyX( template < typename T >
eeB^c/k(P struct result_1
7%)4cHZ^$? {
5F
<zW-; typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
o*r\&!NIw } ;
UyK|KL <R]?8L0{h template < typename T1, typename T2 >
*W#x#0j struct result_2
npbNUKdz {
$?;aW^E typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
LD^V="d } ;
c&F"tLl | LfH,6 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
PiAA, tr/S*0$ template < typename T >
'+' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ibpk\a?A{ {
|\N[EM%.@ return fn(pk(t));
=_Qt&B)
}
}bix+/] template < typename T1, typename T2 >
gpE5ua& typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r=qb[4HiV {
+2C:] return fn(pk(t1, t2));
bO^%#<7 }
3-LO } ;
&)\0mpLK9 w*Kw#m'U {b]WLBy 一目了然不是么?
`db++Z'C 最后实现bind
1z[WJ}$u qj/ 66ak "o[\Aec: template < typename Func, typename aPicker >
#M{}Grg picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
?]$.3azO {
183'1Z$KA return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
|{ *ce<ip5 }
I uhyBo T[ky7\ 2个以上参数的bind可以同理实现。
jY$|_o.4 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。
5l{_E:.1 I9tdr< 十一. phoenix
C5;"mo- Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
SM0= -FE5sW for_each(v.begin(), v.end(),
-,zNFC:6g (
6,cyi|s do_
]RGun
GJ [
M{hA` cout << _1 << " , "
+Uj~zx@ ]
!X
|Tf .while_( -- _1),
|urohua cout << var( " \n " )
*B@<{x r )
NhpGa@[D );
~-'nEA TE #?8'Z/1) 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:
Udd|. J Rd 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
Pf(z0o& operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
MF%9 那么我们就照着这个思路来实现吧:
.5_w^4`b O%
9~1_ $Fr$9 jq& template < typename Cond, typename Actor >
Xj|j\2$ 0 class do_while
0 ,Bd,<3 {
L88oh&M Cond cd;
umD . Actor act;
/UM9g+Bb public :
S@T>u,t' template < typename T >
O+z-6:` struct result_1
1.jW^sM {
fa"eyBO50 typedef int result_type;
+| Cvv]Tx1 } ;
U4^dDj |p3]9H do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
h:j-Xd$H+ GRlA9Q template < typename T >
$6ITa }o typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@HaWd3 {
wk)gxn1A, do
saYn\o"m {
&Sc0l/ act(t);
Gvj@?62 }
IKAF%0[R|j while (cd(t));
`(Ei-$
>U& return 0 ;
scN}eg:5 }
Ntg#-_] } ;
#N,\c@Gy 0H;dA1 @CWfhc-Ub 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
CbK7="48 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。
!)_5 z< 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。
?CM,k0 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。
gY;N>Yq,C 下面就是产生这个functor的类:
0D0 #*J 9 Q].cDe[ &[JI L=m5 template < typename Actor >
`M"b L|[R class do_while_actor
[y>Q3UqN {
]FQ4v.7 Actor act;
/sJk[5!z public :
Z p]Bs do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
2yeq2v {TUCa template < typename Cond >
uyAhN picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
UDuKG\_J<y } ;
_VR4|)1g _v]I6<!5U v-OGY[|97 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
hFQC%N.' 最后,是那个do_
j>0S3P, GpxGDN3? ?55('+{l class do_while_invoker
o)1wF
X {
&
}k=V4L public :
w)DO"Z7 template < typename Actor >
"D@m/l do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
RTF{<,E.UX {
EKwS~G.b! return do_while_actor < Actor > (act);
'[Nu;(>a }
dbnH#0i } do_;
etGquW. swlxV@NQ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
+wT,dUin_< 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
!.3
MtXr 最后来说说怎么处理break和continue
I0)iC[s8; 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。
t@)~{W
{ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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