一. 什么是Lambda
MFO%F) 5 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
g0a!auWM 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,
WuF\{bUh v,N!cp1 Q2]7|C "30=!k class filler
U
v>^ Z2 {
!@Vj&>mH$ public :
J32{#\By void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
u 1}dHMoX~ } ;
%jq
R^F:J veh=^K%G | @W(,|xES 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:
jL5O{R[
x: _}']h^@Z :mCGY9d4L +|+fDQI for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
>2}*L"YC _f "I%QTL *"F*6+}w" 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
!f/^1k}SR FU}- .Ki s:,fXg25J kaR55 二. 战前分析
u|EJ)dT? 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。
Sqmjf@o$> 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
e1bV& 7|"G
3ck R~TG5^( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ko!aX;K /* --------------------------------------------- */
^H<VH vector < int *> vp( 10 );
A"+t[0$. transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
(lit^v,9 /* --------------------------------------------- */
)F'hn+(B|G sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
ahM?;p /* --------------------------------------------- */
c-@EHv
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
pAN$c" /* --------------------------------------------- */
T%}x%9VO7 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
+{)V%"{u: /* --------------------------------------------- */
|?'
gT"# for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
l~kxK.Ru ^MT20pL \vj xCkg{ =PLy^% 看了之后,我们可以思考一些问题:
;4oKF7]
1._1, _2是什么?
hE2{m{^A 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
t`\l+L 2._1 = 1是在做什么?
!a5e{QG0 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
9@Z++J.^y Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
S |@
Y ! )s 1
Ei9J c1f`?i}. 三. 动工
Hpp;dG 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
2PSv3?". SnO,-Rg Qej<(:J5 uA%F0oM template < typename T >
XT==N-5, class assignment
Gn10)Uf8X {
A#79$[>w T value;
SS,'mv public :
aMJ9U)wnK assignment( const T & v) : value(v) {}
bV@5B#] 2R template < typename T2 >
<("P5@cExU T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
3URrK[%x` } ;
6XeqK*r* }T=\hM ,}Ic($To 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
AlgVsE%Va 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
\ $9n
` Y:'c<k jLul:*
L k1FG$1. class holder
~BI! l {
<*{(> public :
-f(<2i template < typename T >
gBd~:ZUa assignment < T > operator = ( const T & t) const
(W`=`]! {
|qibO \_ return assignment < T > (t);
-32.g\] }
+G!;:o } ;
A)^A2xZQ _Q\u-VN*hv ><;.vP 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:
QlxlT $o} w{ x=e static holder _1;
YwB\kN Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
t4iV[xl3F j7Lw(AJ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
lGX_5R 而不用手动写一个函数对象。
Zxv{qbF FEg&EYI
s8kkf5bu fbW#6:Y 四. 问题分析
W&a<Q)o*I 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
{D&:^f 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
\hZ9in`YlR 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
<.6$zcW 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
9hs7B!3pc> 下面我们可以对这几个问题进行分析。
ch}(v'xv( nr{}yQu 五. 问题1:一致性
gC S%J40r 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?|
F(:]lM| 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
3gmu-tv
D'Sdz\:4 struct holder
7Y'.yn {
We#O'm //
IqONDdep9 template < typename T >
o#&;,9 T & operator ()( const T & r) const
E)l@uPA'1 {
nbz?D_ return (T & )r;
Rs%6O|u7 }
{mV,bg,}~ } ;
c7N`W}BZ T\Q)"GB 这样的话assignment也必须相应改动:
8/E?3a_g- Fop"m/ template < typename Left, typename Right >
uBC*7Mkm class assignment
%S4pkFR {
-T-h~5 Left l;
CpICb9w Right r;
)<jT;cT!& public :
$PNIuC?= assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
M3dNG]3E template < typename T2 >
enJE#4Z5&s T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
qu/59D } ;
47XQZ-}4 #r)c@?T@j 同时,holder的operator=也需要改动:
"ealYveu P/FO, S-V template < typename T >
#fYz367> assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
bKH8/*Yk {
/CN^">|_ return assignment < holder, T > ( * this , t);
cB7=4:U }
GP/3r[MH 7nHlDPps) 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
"V cG3. 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
t1
.6+ wBXgzd%L return l(rhs) = r;
KArnNmJ9 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
eESJk14 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
P
A9
]L U(=cGA.$ template < typename Tp >
-pR1xsG class constant_t
RyxIJJui {
1]v.Qu< const Tp t;
U;4:F{3m
public :
rT
~qoA\ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
u]ZCYJ> template < typename T >
@[S\ FjI const Tp & operator ()( const T & r) const
c;bp[Y3R {
Jj'~\j return t;
/Et:',D }
#3u;Ox } ;
o^},L? w]\O3'0Js 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
|L7
`7!Z 下面就可以修改holder的operator=了
4>Q6!" NPEs0| template < typename T >
.)mw~ 3] assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
9oY%v7 {
h7
> return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
"Gxf[6B }
q $s0zqV5 U:xr[' 同时也要修改assignment的operator()
M(S:&GOU 8\t~*@" template < typename T2 >
mY3x
(#I T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
m`-{ V<(M 现在代码看起来就很一致了。
j4Cad H6*d#! 六. 问题2:链式操作
$3%EKi 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Y]nY.5irL 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
e2%Y8ZJG. 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
#2&_WM!
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
0*8[m+j1 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
!K1[o'o# [>4Ou^=1 template < typename T >
1<
;<? struct result_1
:NO'[iE {
U)+Yh typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
}}l04kN_ } ;
-pc*$oe O6;7'
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:
7WW@%4(
~ FM5]<X) template < typename T >
K9gfS V>] struct ref
#tdI;x3 {
(~N&ov typedef T & reference;
cyG3le& +G } ;
{v56k8uZ template < typename T >
2bfKD'!aH struct ref < T &>
o|AV2FM) {
b4s.`%U typedef T & reference;
Z@ *^4Ve } ;
$v+Q~\' N'!a{rF 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
`(EY/EsY =\?KC)F*e template < typename T >
BD9W-mF typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
,)nO {
PygaW&9Z|d return l(t) = r(t);
Lu6!W }
WeE>4>^ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
,Rk;*MEMJ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
">lu8F Y|g8xkI}XB 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
'$PiyM|V _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
InMF$pw _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Id(L}i(X +5 调用divide的对象返回一个add对象。
z'JtH^^Z 最后的布局是:
kA{[k Add
EV z>#GC / \
)&<BQIv9/ Divide 5
me#VCkr# / \
KZ
pqbI Z _1 3
Uoh!1_oV 似乎一切都解决了?不。
kb]PWOz 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
CYmwT>P+*4 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
2}[)y\`t3 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
l_y:IY$" U|={LU template < typename Right >
#)2'I`_E assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Lk6UT)C Right & rt) const
f3]Z22Yq {
r:2G 11[ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
DDyeNuK }
V.6h6B!vB 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
/Zap'S/ 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。
9H$#c_zrq 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
oEd+ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
[*Nuw_l 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
VChNDHiH 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
)"2)r{7: 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
U@!e&QPn +LCpE$H template < class Action >
F?? })YX class picker : public Action
/mX/
"~ {
_$ ]3&P public :
]
hGU.C"( picker( const Action & act) : Action(act) {}
u;GS[E4 // all the operator overloaded
#!l\.:h% } ;
V<Q''%k LWuciHfd+ 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。
Ly0^ L-~| 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:
V)72]p j
B S$xW template < typename Right >
Q\z6/1:9Z picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
fwK5p?Xhm {
t23uQR#>b_ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
D |kdk;Xv }
EaaQC]/OX5 `+[Ct08 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Z1
%"w*U 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。
$'}rBPA/ D]\of#%T template < typename T > struct picker_maker
V}o`9R@tx} {
$8vZiB!" typedef picker < constant_t < T > > result;
ZgK[,<2 } ;
xr}3vJ7 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
]KdSwIbi {
^pruQp1X typedef picker < T > result;
N"1o>
! } ;
@k['c
SEa'>UG 下面总的结构就有了:
`>-fU<Q1 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
]-h;gN picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
tBC`(7E} picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
v1h\
6r' 至此链式操作完美实现。
\H^DiF%f9 r==d^ IcRA[
g 七. 问题3
<ZO"0oz% 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
Vea2 oQq 5]pvHc template < typename T1, typename T2 >
U{/d dCf7 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z0HfrK#oU {
h|qTMwPr return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
R8|H*5T?+ }
M#%l} OSreS5bg 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
])F*)U *?bOH5$@Nw template < typename T1, typename T2 >
0z&]imU struct result_2
@+Ch2Lod {
{\zTE1X9 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
3/_rbPr } ;
pGz 5!d K!W7a~
@ 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?
q:h7Jik 这个差事就留给了holder自己。
)!z4LE T_iX1blrgh E2dl}S zp template < int Order >
6S K;1Bp-{ class holder;
ymH>]
cUm template <>
m1bkY#\ U| class holder < 1 >
[g)HoR=& {
j.=&qYc0" public :
h</,p49gM template < typename T >
0V;9v struct result_1
XhEZTg; {
Ckd
j| typedef T & result;
6z`l}<q } ;
^m0nInH template < typename T1, typename T2 >
O2x bHn4 struct result_2
3dO~Na`S {
4eVQO%&2 typedef T1 & result;
[B~*88T } ;
dfy]w4ETB template < typename T >
;wGoEN typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
6%yt"XmT {
E8X(AZ 2 return (T & )r;
D6+^Qmu"p }
5@QJ+@j| template < typename T1, typename T2 >
F*u"LTH typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
p^.qwP\P {
X$r5KJU return (T1 & )r1;
+O$`8a)m }
aSse'
C<a } ;
R+sv? 4k }%75Wety template <>
z)%Ke~)<\@ class holder < 2 >
S\76`Ot {
u~rPqBT{d3 public :
Q|KD$2rB template < typename T >
/]U),LbN struct result_1
8*zORz {
3~q#P typedef T & result;
B*Z}=$1j } ;
osM[Xv template < typename T1, typename T2 >
{Jbouj?V! struct result_2
+{~cX]| {
'p_|Rw> typedef T2 & result;
u.yYE,9 } ;
oU l0w~Xn template < typename T >
tt4Z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
`d c&B {
/,d]`N! return (T & )r;
\jmT#Gt`9 }
?,}:)oA_ template < typename T1, typename T2 >
inHlL typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
a``/x_EZMn {
8u%rh[g' return (T2 & )r2;
QLxe1[qI }
D :)HKD. } ;
hKVb#|$ = }ELu@\V[ s4uZ > 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> >。
<) cJz 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
*epK17i= 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
\h>6k n\GN}?4 return l(i, j) = r(i, j);
x)R1aq 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
DX0#q # b.q/?
Yx return ( int & )i;
{K N7Y"AI return ( int & )j;
q#6|/R* 最后执行i = j;
t/lQSUip 可见,参数被正确的选择了。
-{2Vz[ [ XqLR2d G#L6; 63`5A3rii `#*`hH8 八. 中期总结
"M;[c9 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:
&t U&ZH 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
'2qbIYanh 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
z? Iu;X 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
AvVPPEryal v65]$%F? lFp : F5 XL/V>`E@ o\<JG?P FM=XoMP q 九. 简化
e%km}m A 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
dUQ)&Hv 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
i,zZJ=a$ 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:
a8YFH$Xh 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
!a4`SjOgu +-*/&|^等
')T*cLQ>< 2. 返回引用。
]`q]\EH =,各种复合赋值等
%!7A" >ai 3. 返回固定类型。
^S`N\X 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
mg< v9# 4. 原样返回。
d};[^q6X operator,
9ec>#Vxx 5. 返回解引用的类型。
z57q| operator*(单目)
t*`G@Nj 6. 返回地址。
)EK\3q operator&(单目)
Sc ijf 9 7. 下表访问返回类型。
gj7'43
?W operator[]
VtzBYza 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
33ZHrZ operator<<和operator>>
Jt:)(&-t >E7s}bL" OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
4~AY:
ib| 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
>uo=0=9= ?AVnv(_ template < typename Left >
bN&DotG struct value_return
:*vSC: q {
_}gfec4o template < typename T >
e#vGrLs. struct result_1
}Ui)xi:8 {
y(*5qa<> typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
x6Tpt^N} } ;
HqI[]T@ Y=i_2R2e2 template < typename T1, typename T2 >
KGf@d*ZOMz struct result_2
k$.l^H u {
M96Nt&P` typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
</B:Zjn } ;
sDvy(5 } ;
cJ>^@pd{ tiy#b8 r3Kx 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
/g1;`F(MS/ ~<}?pDA}~ 下面我们来剥离functor中的operator()
o{' JO3 首先operator里面的代码全是下面的形式:
/eBcPu"[Vb ;Za^).= return l(t) op r(t)
sHPlNwyy return l(t1, t2) op r(t1, t2)
+f}w+ return op l(t)
oore:`m; return op l(t1, t2)
gk}.LE return l(t) op
LWxP}? = return l(t1, t2) op
S#0C^ return l(t)[r(t)]
cpH*!*S return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
M=fhRCUB ('`mPD, 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:
kaRjv 单目: return f(l(t), r(t));
*c(J4 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
s]HJcgI 双目: return f(l(t));
Gx|/
Jq return f(l(t1, t2));
#4AqWyp#f 下面就是f的实现,以operator/为例
U ZL-mF:)& .G}$jO} struct meta_divide
vos-[$ {
ZSB;4 ?:h template < typename T1, typename T2 >
fc<,kRp static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
j'XND`3 {
BA9;=orx return t1 / t2;
U4lAo }
QbYNL9% } ;
BPy pA$ AY]rQ:I 这个工作可以让宏来做:
)LL.fPic S,s") )A1 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
(9)uZ-BF, template < typename T1, typename T2 > \
[C3wjYi static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
U9Lo0K 以后可以直接用
tbB.n DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
t?p>L* 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
v){X&HbP (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。。。)
r2&/Ii+ RRtOBrIedI km}E&ao 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
CbMClnF @ 3b- template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
]Gl5Qf:+z class unary_op : public Rettype
R;w1& Z {
s="cg0PD Left l;
j[w5#]&% public :
nB |fw" unary_op( const Left & l) : l(l) {}
>SS97 9 %"3tGi:/ template < typename T >
AVp"<Uv typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?o(Y\YJf {
I -XkxDw return FuncType::execute(l(t));
,`( Qs7)Xx }
zENo2#{_N /j:-GJb*!u template < typename T1, typename T2 >
]r1Lr{7^S typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Y2>*' nU {
k")3R}mX return FuncType::execute(l(t1, t2));
)1&,khd/u }
SU4~x0 } ;
AH
]L C6- $t>ow~Xi rzKn5Z 同样还可以申明一个binary_op
a@-!,Hi e)4L}a template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
jE$]Z(Ab class binary_op : public Rettype
=l$qwcfbo {
(<yQA. M Left l;
o &E2ds3 Right r;
<-|g> public :
j2:A@a6 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
i^/D_L. .Tc?9X~4 template < typename T >
MLn?t^v- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
G]I^ zd&P {
?tYc2R9x6" return FuncType::execute(l(t), r(t));
R(A"6a8* }
!xD_=O ,,(BW7( template < typename T1, typename T2 >
SVT'fPm1M typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}/z\%Y {
wk6tdY{&s return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
u=B,i#>s }
_lG\_6oJ, } ;
.w~zW*M0 ,:3Di ( v&u8Ks 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
=A^VzIj( 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
0Yc#fD DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
6H!"oC& 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
]m""ga 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
@33-UP9o 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
iLkP@OYgQ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
CA ,0Fe3 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
J_ `\}55n 下面是修改过的unary_op
B ? D|B t/:]\|]WB template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
51x)fZQ class unary_op
%-[U;pJe; {
AY%Y,<a Left l;
Og<UW^VR YS&Q4nv- public :
^1+&)6s7V s&WHKCb unary_op( const Left & l) : l(l) {}
9@z"~H TWJ%? /d template < typename T >
?1MaA struct result_1
v]BMET[w {
4O3-PU>N typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
g R)
)K) } ;
6\?<:Qto Kg;1%J>ee template < typename T1, typename T2 >
*.Ceb%W7C struct result_2
b$'}IWNV {
i9k/X&V typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
.TetN}w } ;
a;e~D
9%1 '#0'_9} template < typename T1, typename T2 >
p/inATH typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V$fvf#T {
fP:g}Z return OpClass::execute(lt(t1, t2));
/0qLMlL$ }
&\GB_UA \LpR7D template < typename T >
Kdwt^8Umh typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X
Sw0t8 {
7{e*isV return OpClass::execute(lt(t));
QGQ>shIeZ }
IXef}%1N? [.NG~ cpb } ;
)R'~{;z } ]J7.d$7T DZ Q=Sinry 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
Ljjuf=] 好啦,现在才真正完美了。
BSB;0O M 现在在picker里面就可以这么添加了:
G\ht)7SGgf ~1v5H]T{ template < typename Right >
F"Y.'my8 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
+1%7*2q, {
^p433 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Q4,!N(>D }
3ud_d> 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
h+7THMI kKqb: zn'F9rWx> F"<TV&xf &{c.JDO 十. bind
hf~'EdU 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
G F-\WD 先来分析一下一段例子
o1kY|cnGH 89[5a ub/9T-#l int foo( int x, int y) { return x - y;}
=
j,Hxq bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
LJAqk2k bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
D-tm'APq 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
r#%z1u 我们来写个简单的。
Xo:!U=m/# 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
0qj:v"~Q 对于函数对象类的版本:
Ej]:j8^W
"ebm3t@C template < typename Func >
Nf<mgOAT1 struct functor_trait
?(4E le {
U\
Et typedef typename Func::result_type result_type;
xQ=sZv^M } ;
|99/?T-QW 对于无参数函数的版本:
eZMDt B jLRh/pbz4 template < typename Ret >
[Grd?mc# struct functor_trait < Ret ( * )() >
%|:Gn) 8 {
OJGEX}3' typedef Ret result_type;
Xv%1W?
>@/ } ;
#Jo#[-r 对于单参数函数的版本:
5HZ t5="+ {T^"`%[ template < typename Ret, typename V1 >
YnzhvE struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
1sqBBd"=PY {
j[Y$)HF typedef Ret result_type;
kIlc$:K^ } ;
1@)kNg)*$ 对于双参数函数的版本:
N:]71+ Wz~=JvRHh template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
s?8vs%(l struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
.I"Qu:`` {
+EZ Lic typedef Ret result_type;
SCCBTpmf2B } ;
a9ko3L 等等。。。
")t
^!x(v 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
*,:>EcDr q*|H*sS template < typename Func >
Sd!!1as struct func_return
#JFTD[1 {
3$u3ssOL template < typename T >
n\v;4ly^ struct result_1
E*! {
p=7{ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
QU]&q`GE } ;
fZqqU|tq rfgkw template < typename T1, typename T2 >
BB?vc(d struct result_2
X2?
^t]-N {
ZH:-.2*cj typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
pO*$'8L } ;
hGPo{>xR } ;
mIK-a{?G TzC'xWO
Ua>lf8w< 最后一个单参数binder就很容易写出来了
&Hb;; Ic( csceu+IA template < typename Func, typename aPicker >
;#F/2UgHB class binder_1
#mI{D\UR {
5/vfmDt3'G Func fn;
INi9`M.h aPicker pk;
Rr'#OxF public :
b) k\?'j 0h[pw template < typename T >
Z`UwXp_s struct result_1
h%9>js^~ {
;"}yVV/4 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
>tUi ;!cQ } ;
F3-<F_4.w \(ygdZ{R template < typename T1, typename T2 >
S_E-H.d" struct result_2
0Jz5i4B {
5r*5Co+ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
[1-1^JY } ;
'MM%Sm, gRnn}LL^ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
emhI1
*} xJphG template < typename T >
O%g
Q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
XX85]49`% {
ae1?8man return fn(pk(t));
PQl^jS }
9g7d:zG template < typename T1, typename T2 >
f<14-R= typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/$Qs1* {
[y(DtOR return fn(pk(t1, t2));
-8HK_eQn }
Dl
a }-A: } ;
#\|Ac*> 6x'F0{U <Km
^>9 一目了然不是么?
~4 ~c+^PF 最后实现bind
TY."?` [FK 7L%JCH#F Nl 4,c[$C template < typename Func, typename aPicker >
y:Wq;xEiDo picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
~[_u@8l!mN {
{7kJj(Ue return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
fH-fEMyW }
@q98ac*{ 9nM_LV 2个以上参数的bind可以同理实现。
/|<Pn!}J 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。
,Wv@D"4? |/qwR~ 十一. phoenix
S!Alno Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
q 9e(YX> &d%\&fCm( for_each(v.begin(), v.end(),
X#ZQpo'h (
*^ZJ&. do_
J!{t/_aw [
eD|p1+76 cout << _1 << " , "
YiO3.+H ]
i/vo .while_( -- _1),
3WVH8S b cout << var( " \n " )
Fy;
sVB )
,Y:ET1: );
fY4I(~Q ~ u)}/ 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:
W)_|jpd[ 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
Bj=lUn`T: operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
^n?`l ^9c$ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
6"h,0rR v)b_bU]Hx 4.=jKj9j template < typename Cond, typename Actor >
~'9\y"N1 class do_while
`!udU,|N {
_%@dlT? Cond cd;
D-/q-=zd Actor act;
afw`Heaa2( public :
`WUyffS/! template < typename T >
&<=?O
a struct result_1
wit
rC> {
HBdZE7.x)3 typedef int result_type;
CN{xh=2qY[ } ;
pjN4)y>0 }T5
E^ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
1dhuLN%Ce e=cb% template < typename T >
7es<%H typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6~!QibA|P {
b8
^O"oDrp do
}@y(-7t {
{;L,|(o^ act(t);
Cqs+ o^q }
W ZT) LYA while (cd(t));
YYN'LF#j return 0 ;
4St-Q]Y _ }
BXb=NE } ;
fTOGW`s^ 7DKTd^^M 68?>#o865 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
+SB>> 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-_EY$k6 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。
Q}: $F{ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
{>3J 96 下面就是产生这个functor的类:
xZ]QT3U+ +n%d,Pz @DNwzdP template < typename Actor >
Y#5v5
class do_while_actor
IAHQT<] {
Hl#?#A5 Actor act;
T,oZaJ< public :
*mJ\Tzc) do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
64L;np> f<{f/lU@ template < typename Cond >
2oF1do; picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Dr)jB*yK } ;
h"y~!NWn l$&dTI<# Y3\EX 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
s&4&\Aq}x# 最后,是那个do_
#`ZBA>FLaQ AxfQ{>)0 <}p]0iA class do_while_invoker
WfXwI 'y {
G=F _{z\} public :
SajG67 template < typename Actor >
TVM19)9 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
i-}Tt<^ {
SsEpuEn return do_while_actor < Actor > (act);
ICEyz|
C }
D$AvD7_ } do_;
1u8hnG +MqJJuWB 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
O I0N(V 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
'T|EwrS j 最后来说说怎么处理break和continue
!Ln 'Mi_B 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。
hD[r6c 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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