一. 什么是Lambda
ZX./P0 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
5taT5?n2 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,
{[?(9u7R zue~ce73J ^ sLdAC Cd}<a?m, class filler
68WO~* {
lp%pbx43s public :
);&:9[b_ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
ou{2@" } ;
mSl.mi(JiZ -fW*vE: z/@slT 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:
?QdWrE_
%S^8c ,S]7 'UP SbrecZ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Sw,+p nazZ*lC EaY?aAuS: 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
0rs"o-s< V#gK$uv HJ[c M6$2 rlSeu5X6 二. 战前分析
L2i_X@/ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
e)?
.r9pA; 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
,G?WAOy, #r~# I}U X[BIA+6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
DgQpHF /* --------------------------------------------- */
jZkcBIK2 vector < int *> vp( 10 );
1FL~ndJs transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
ZdWm:(nkU /* --------------------------------------------- */
,K"U>& sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
%axh`xK# /* --------------------------------------------- */
5 ,B_u%bb int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
_FU_Ubkr /* --------------------------------------------- */
yfjWbW for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
[
=9T*Sp /* --------------------------------------------- */
;)z:fToh for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
+`3)o PV) GdxnpE g63(E,;;J m6\E$;` 看了之后,我们可以思考一些问题:
e>7>j@(K] 1._1, _2是什么?
hPkWCoQpq 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。
b;W3j 2._1 = 1是在做什么?
1N#|
}ad 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。
G+"t/?/ 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。
L;NvcUFn :tB1D@Cb6 {14fA)`% 三. 动工
v,{
:Ez(H 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
H.|#c^I RSyUaA PI:4m%[ lH x^D;m6 template < typename T >
u=?.}Pj class assignment
+yH7v5W {
0$)>D== T value;
HU8900k+ public :
c"n\cNP< assignment( const T & v) : value(v) {}
]7F=u!/`<C template < typename T2 >
HV!m8k=6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
$%CF8\0 } ;
rq/yD,I, +ocol6G7W 9Zt`u,; 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
~ Ei $nV 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
n.`($yR_ 7$vYo
_ Ustv{:7v Q_Q''j(r6b class holder
jk; clwyz/ {
85 |OGtt public :
j9x<Y] template < typename T >
G C),N\@Q assignment < T > operator = ( const T & t) const
j^j1 {
3nIU1e return assignment < T > (t);
+eWQa`g }
_(W+S`7Z } ;
7 S#J>* dUeN*Nq&(, nX6u(U 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:
N=T<_`$5 t9k zw*U9 static holder _1;
b,l$1{ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
(Ft+uuG Zw
26 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
n71r_S* 而不用手动写一个函数对象。
*KZYv=s,u 6"LcJ%o ~9a<0Mc? x*/tyZg6 四. 问题分析
\+oQd=K@ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
[i21FX 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
zsEc( 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
BM%e0n7 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
h0*!;Z7 下面我们可以对这几个问题进行分析。
QUwd [ vjbASFF0= 五. 问题1:一致性
!_]Y~[ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
[N-Di" 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
YFLZ %( ?hZAxR\ struct holder
!fV+z%: {
{g'(~ qv //
0cv{ template < typename T >
p,EQ#Ik T & operator ()( const T & r) const
CmP9Q2 {
I13y6= d return (T & )r;
MD}w Y><C }
JK7G/]j+Ez } ;
GL>O4S<` m<<+ 这样的话assignment也必须相应改动:
sNbxI|B |%BOZT template < typename Left, typename Right >
uP`Z12& class assignment
+RHS!0 {
KaLzg5is Left l;
f$o_e90mu Right r;
$f$SNx)), public :
z{%<<pZ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
bt@<
ut\ template < typename T2 >
XnH05LQ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
rP'me2
B } ;
7zl5yKN 'NbHa! 同时,holder的operator=也需要改动:
mtpeRVcF H-!,yte template < typename T >
[>vLf2OID assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
dUD[e,? {
s2a{>II6 return assignment < holder, T > ( * this , t);
_f7 9wx\B }
Ky`qskvu SjK 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。
<q)# 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
DVO.FTV^` fQ7V/x! return l(rhs) = r;
+Z,;,5'5G 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。
QDZWX`qw{ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
2zX]\s?3 ynp 8rf template < typename Tp >
`T1 class constant_t
W
PC]%:L" {
1Te%F+7 const Tp t;
9FF0%*tGo public :
1l9G[o
* constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
g/4[N{Xf template < typename T >
D2#ZpFp"h const Tp & operator ()( const T & r) const
V( }:=eK {
pG_;$8Hc return t;
k``_EiV4t }
yER(6V'\iQ } ;
y4yhF8E>;U )',R[|< 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Q;Ak4[ 下面就可以修改holder的operator=了
$Ph|e)p 2'l'8 template < typename T >
pR<`H' assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
SV4E0c> {
C-xr"]#] return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
@b\$ yB@z }
`&qL(66 W@>% {eE 同时也要修改assignment的operator()
&{5,:%PXw VCYwzB template < typename T2 >
,};&tR T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
#-rH1h3*q 现在代码看起来就很一致了。
0^ _uV9r "> ypIR< 六. 问题2:链式操作
$L`d&$Vh 现在让我们来看看如何处理链式操作。
'JtBZFq 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。
>\R+9p:o 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。
/|w6:;$;mn 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
`6;?9NI 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
e
v}S+!|U + SzU template < typename T >
RIR\']WN struct result_1
x%=si[P {
q$L%36u~/ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
a9e>iU } ;
2B1q*`6R P.se'z)E 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:
rE7G{WII PxX4[ P template < typename T >
h#I>M`| struct ref
gE'sOT9v {
8bGd} ( typedef T & reference;
Gf6p'(\zun } ;
E*&vy template < typename T >
Ha#=(9. struct ref < T &>
Ng&%o {
ejKucEgD typedef T & reference;
F~ty!(c } ;
4(n-_BS &$BjV{,/zc 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
1y&\5kB @3i\%R)n; template < typename T >
bG"~"ipn% typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
+.8
\p5 {
rw[ph[\X return l(t) = r(t);
|T /ZL! }
sFKX-S~: 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。
AOZP*\k 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Y;eZ9|Ht9 [|wZ77\ 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
sfH_5
#w _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
5&g@3j] _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Oamg]ST +5 调用divide的对象返回一个add对象。
]OhiYU4 最后的布局是:
$QF{iV@6d4 Add
f^ZRT@`O / \
>~rTqtKd Divide 5
O^PKn_OJ / \
?5__oT _1 3
3d8L6GJ 似乎一切都解决了?不。
[Y/}
^ 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。
OF>mF~ 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>9C-VL2 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:
hF?1y `20 1#g2A0U, template < typename Right >
j3oV+zZ49 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
lgAoJ[ Right & rt) const
g9pZ\$J& {
h
f)?1z4 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
OnziG+ak }
$p8xEcQdU# 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
T~?Ff|qFC XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
X #dmo/L8 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
:k]1Lm|| 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
h^45,E C 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
A|[?#S((] 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
@u+]aI!`- 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
eeg)N1\ fb7; |LF
template < class Action >
)* : gqN class picker : public Action
]#<4vl\ {
+QavYqPF public :
A QU+mo picker( const Action & act) : Action(act) {}
L+F@:H6/0 // all the operator overloaded
f)rq%N & } ;
o|^3J{3G S7 2+d%$ 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。
YaqR[F 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:
k}CVQ@nd @IKYh{j4 template < typename Right >
"^[ 'y7i picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
bP#:Oi0v` {
NYUL:Tp return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
atH*5X6d }
7"D",1h 2|y"!JqE1 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
|i*37r6]= 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。
X05/uX{ h&iC;yj= template < typename T > struct picker_maker
P5V}#;v {
\7eUw,~Q> typedef picker < constant_t < T > > result;
K3&qq[8.e } ;
c):/!Q template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
539>WyG5 {
Es`Px_k typedef picker < T > result;
s)t@ol } ;
M?49TOQA *R,5h2; 下面总的结构就有了:
`hm-.@f,9 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。
//MUeTxR 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。
A2FYBM`Q&D picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
qwcD`HV, 至此链式操作完美实现。
\K{
z ]c*4J\s qZh/IW 七. 问题3
=*.~BG 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。
K3m/(jdO :kV#y template < typename T1, typename T2 >
}#+^{P3 ; ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r<EY]f^`u {
0> E r=,e return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
:4w ?# }
xH,a=8&9 (E3b\lST 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:
\l0[rcEf ttQGoUkj template < typename T1, typename T2 >
fbvL7*
( struct result_2
~=LE0. 3[ {
hE/cd1iJ$ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
) q4[zv9 } ;
^
+\dz #%2rP'He 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?
UDFDJm$ 这个差事就留给了holder自己。
R w\gTo I@N8gn (lqC[: template < int Order >
]N]!o#q}L class holder;
gVuFHHeUz template <>
n8[!pH~6 class holder < 1 >
e%M;?0j {
=XQ%t
@z0 public :
RP|`HkP-2 template < typename T >
?$pCsBDo struct result_1
yPp9\[+^j {
cVpp-Z|s8 typedef T & result;
IP pN@ } ;
y.k~Y0 template < typename T1, typename T2 >
8Fh)eha9f struct result_2
>'$Mp < {
Y@iS_lR typedef T1 & result;
N~gzDQ3 } ;
ejd(R+ template < typename T >
3}1u\(Mf typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
pki%vRY {
r5/0u(\LB return (T & )r;
T>Z<]s }
:-Z2:/P template < typename T1, typename T2 >
qR{=pR typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
cjY-y-vO {
6MW{,N return (T1 & )r1;
,`Z1m
o>n }
3?yg\ } ;
(CL%>5V l'qg8 template <>
D_7,m%Z: class holder < 2 >
T-L||yE,h {
vr l-$ii public :
X?',n
1 template < typename T >
}.(B}/$u struct result_1
bJ%h53 {
3"e,qY typedef T & result;
*^4"5X@ } ;
Qv-_ jZ template < typename T1, typename T2 >
rlLMT6r.8 struct result_2
C!!M%P {
6 "sSo j typedef T2 & result;
B9 uoVcW } ;
WH} y"W template < typename T >
{P./==^0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
^CX6&d {
e T{ 4{ return (T & )r;
xC TML!H }
RqrdAkg template < typename T1, typename T2 >
P@B] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
x9g#<2w8 {
X_h}J=33Q return (T2 & )r2;
cT,sh~-x, }
bE. .P&" } ;
4$<JHo
@. cq]6XK-W ~
7s!VR 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
q9_OGd|P 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
"8MF_Gu): 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
7$=InK 0S~rgq|O return l(i, j) = r(i, j);
?`ZUR&
20 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
GefTdO.& HV|,}Wks6s return ( int & )i;
r19
pZAc return ( int & )j;
Otuf]B^s 最后执行i = j;
>bW#Zs,6 可见,参数被正确的选择了。
VONDc1%ga cwg"c4V H{wl% G _D tV bG#>uE J- 八. 中期总结
5j(k:a+!H 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:
~>|ziHx 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
.q>iXE_c 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Lf&kv7Wj 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
bAMdI 5Zk? l_p2Riv ,J@ S1_RjMbYM #6= rILYI;'o 九. 简化
7.oM J 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。
fHFE){ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
z}
#JK?u 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:
!Vk^TFt` 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
;=z:F<Y +-*/&|^等
@ 6vIap| 2. 返回引用。
W<g1<z\f =,各种复合赋值等
fJg+ Ryo 3. 返回固定类型。
z0 3K=aZ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
9'B `]/L 4. 原样返回。
WyiQoN'q operator,
|6-nbj 5. 返回解引用的类型。
2>%=U~5 operator*(单目)
HRA|q 6. 返回地址。
x%B%f`]8 operator&(单目)
GbI/4<)l} 7. 下表访问返回类型。
a7opCmL operator[]
l/5
hp. 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
[/r(__. operator<<和operator>>
`a/`,N ^2rN>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。
J&_n9$ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Pq$n5fZC! 1% ` Rs
template < typename Left >
?r4>" [ struct value_return
=3P)q" {
%|oym.-I6
template < typename T >
At;LO9T3z struct result_1
h?U
O&( {
i%?* @uj typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
*;FdD{+ } ;
}GM'.yutX (ZlU^Gw#UB template < typename T1, typename T2 >
z1a7*)8P struct result_2
-9?]IIVb {
QT}tvm@PMq typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
<P<z N~i9j } ;
.%-8 t{dt } ;
c+ie8Q! o8MZiU1Xf 8Zdn, }Z 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
pxi3PY? #'}*dy/ 下面我们来剥离functor中的operator()
:`sUt1Fw. 首先operator里面的代码全是下面的形式:
\;Weizq5 x+]" return l(t) op r(t)
6A ah9 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
|.dRily+ return op l(t)
|w=zOC;v return op l(t1, t2)
['D]>Ot68 return l(t) op
l]SX@zTb return l(t1, t2) op
/-s6<e! return l(t)[r(t)]
pgo$61 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
DmcZta8n] 8P`"M#fI 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
eMzk3eOJ 单目: return f(l(t), r(t));
5)40/cBe return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
46;uW{EY 双目: return f(l(t));
eO1lnO| return f(l(t1, t2));
!VpoZ 下面就是f的实现,以operator/为例
t{>q|0 -?a 26o%e struct meta_divide
]M3yLYK/P {
k?}Zg* template < typename T1, typename T2 >
U0+-W07> static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
MQ2_`pi {
mE[y SrV return t1 / t2;
V]^$S"Tv }
jEwIn1 } ;
cwL_tq 2mU.7!g) 这个工作可以让宏来做:
F'Z,]b'st3 v:#tWEbo- #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
[F7hu7zY8 template < typename T1, typename T2 > \
Ys7]B9/1O static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
?7A>+EY 以后可以直接用
$cgcX DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Hr C+Yjp 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
tJmTBsn (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。。。)
6\t@)=C,Q dN6?c'iN?2 7p[n 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
qP
,EBE '"Nr, vQo template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
gGuO class unary_op : public Rettype
05R@7[GWq {
&,/S`ke= Left l;
y`Z\N
public :
Wn6Sn{8W{ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
1;iUWU1@ ry]l.@o; template < typename T >
W*G<X.Hf typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
QGz|*] {
g)B]FH1 return FuncType::execute(l(t));
OTv) }
\7_y%HR @VI@fN template < typename T1, typename T2 >
@6]JIJE typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
SrJE_~i {
QV8g#&z return FuncType::execute(l(t1, t2));
-g<oS9 }
i~72bMwsA } ;
=pr7G+_u XP}<N&j A}w/OA97RO 同样还可以申明一个binary_op
?A0)L27UE& sos5Y} template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
z9"U!A4 class binary_op : public Rettype
.Y|!:t| {
$Kd>:f=A Left l;
7$#u Right r;
kf9X$d6 public :
; @X<lCk binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
{h4E8.E tX[WH\(xI template < typename T >
bd`P0f? typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F[MFx^sT{ {
MfkZ return FuncType::execute(l(t), r(t));
{)Xy%QV }
&j6erwaT 62u4-}JzF template < typename T1, typename T2 >
?4uL-z](V typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)gi9f1n` {
d5 -qZ{W return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
<naz+QK' }
[B3RfCV{ } ;
SWLo|)@[/ /@5YW"1 13f)&#, F 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
)}vl\7= 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
P
{'b:C DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
2zpr~cB= 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。
DwF hK* 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
@|!z9Y* 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
Z :gyz$9w 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
7[7"A 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
6B-16 下面是修改过的unary_op
t,'<gI JtZ7ti template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
=M-p/uB] class unary_op
wY}@'pzX {
s^SJY{ Left l;
]^]wP]R_ kVL.PY\K public :
7z-[f'EIUI ^Dx&|UwiZa unary_op( const Left & l) : l(l) {}
_cwpA#x`} ;kK/_%gN-G template < typename T >
jdBLsy@ struct result_1
Pz^544\~ou {
4P0}+ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
11lsf/IP } ;
D{!IW!w xC?h2hIt template < typename T1, typename T2 >
<GsuZ struct result_2
&{i{XcqH' {
0$njMnB2l typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
#;<Y[hR{P } ;
W9)&!&<o pJ{Y
lS{ template < typename T1, typename T2 >
W>LR\]Ti@ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
D,6:EV"sa {
t&p|Ynz?i return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Dzbz)Zst }
&wX]_:? cnLro template < typename T >
3CJwj typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
cNH7C"@GVu {
_G0x3 return OpClass::execute(lt(t));
##{taR8 }
DI%saw r/1(]#kOX } ;
[
3HfQ ctUp=po wS*E(IAl 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
Y ay?=Y{ 好啦,现在才真正完美了。
Mfs?x
a 现在在picker里面就可以这么添加了:
N;gfbh] ;\]@K6m/Ap template < typename Right >
*`U~?q} picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
0aAoV0fMDz {
o}!PQ#`M return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
ME dWLFf }
UI#h&j5pW 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。
ww/Uzv =#\:}@J5I If.r5z9 Q20%"&Xp] he4(hX^ 十. bind
Y0>y8UV 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。
*2?@
|<(r 先来分析一下一段例子
&FD>&WRV iB{V^ksU fIF8%J ^3 int foo( int x, int y) { return x - y;}
7 3m1 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
"}!G!k: bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
5m*,8 ]!- 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。
Vc2`b3"Br 我们来写个简单的。
g'gdgfvn 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
#S(Hd?34, 对于函数对象类的版本:
v1[29t<I! XRH!]! template < typename Func >
Uv.)?YeGh struct functor_trait
40/Y\ {
OCUr{Nh typedef typename Func::result_type result_type;
kl`W\t F } ;
:>*7=q= 对于无参数函数的版本:
/ +\9S 9my^Y9B template < typename Ret >
q7!{?\T% struct functor_trait < Ret ( * )() >
] @'!lhLi {
xUvs: typedef Ret result_type;
99S^f:t } ;
dscgj5b1~ 对于单参数函数的版本:
P%6~&woF <m m[S template < typename Ret, typename V1 >
i$@:@&(~Y struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
rc{v$.o0 {
yLGRi^d# typedef Ret result_type;
N$DkX)Z } ;
*Uh!>Iv; 对于双参数函数的版本:
RpK@?[4s sRW<me; template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
K8~d^G struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
B6"0OIDY" {
_+,TT['57s typedef Ret result_type;
gSgr6TH0 } ;
Gq6*SaTk 等等。。。
<UI
[%yXj 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
<[phnU^
8 s S
Mh`4' template < typename Func >
(ZGbhMK struct func_return
<Uur^uB {
y(&Ac[foS} template < typename T >
6mE\OS-I struct result_1
>Q/Dk7 # {
VQs5"K" typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[e
q&C_|D } ;
:U\tv[
,bd_: template < typename T1, typename T2 >
5bIw?%dk( struct result_2
u y+pP!< {
/{[o~:'p typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
mR~&)QBP. } ;
[Zrr)8A } ;
j+!v}*I![ omFz@ @ 7u 0v 最后一个单参数binder就很容易写出来了
[m -bV$-d \G BuWY3B template < typename Func, typename aPicker >
[RL9>n8f class binder_1
>sF)BoLc {
4
:v=pZ Func fn;
edD)TpmE, aPicker pk;
(BM47D=v public :
.d*8C, FsPw1A$y template < typename T >
:DNjhZ struct result_1
RNL9>7xV {
D=$)n_F typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
#z(]xI)" } ;
xoL\us`A +mPx8P&% template < typename T1, typename T2 >
-/4P3SG/ struct result_2
Kq!3wb; {
}b}m3i1 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
jCY%| } ;
x38QD;MT b$7 +;I; binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
k'YTpO zqku e%^?- template < typename T >
0_/[k*Re typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
V+\Wb[zDJ {
l}h!B_P' return fn(pk(t));
N mG# }
QPx^_jA template < typename T1, typename T2 >
:3PH8TL typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K}y
f>'O {
xo)P?- return fn(pk(t1, t2));
[UR-I0 s!/ }
@iiT< } ;
hoP]9&<T /
1RpM]d _{>vTBU4F 一目了然不是么?
wL1MENzp*z 最后实现bind
4| f*eO Y2TtY; ,6/V"kqIP template < typename Func, typename aPicker >
TC('H[
] picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
#mT"gs {
5-V pJ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
- LSWmrj }
LeQjvW9y "Q<MS'a 2个以上参数的bind可以同理实现。
VTM/hJmwJ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
wzA$'+Mb =|=(l)8 十一. phoenix
&m3lXl Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
0Gk<l{o?^ y-k.U% for_each(v.begin(), v.end(),
[0of1eCSl (
v19-./H^
j do_
4*L_)z&4; [
x2EUr,7 cout << _1 << " , "
F
[M,]? ]
}k0_5S .while_( -- _1),
siaG'%@*r cout << var( " \n " )
Gt1U!dP )
PCvWS.{ );
!if pmM9,6P4@ 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:
!1k_PY5) 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
Dv"9qk operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
;gkM{={`p 那么我们就照着这个思路来实现吧:
ZNoDFf*h 'F<TSy|4kI sB</DS template < typename Cond, typename Actor >
T%Lx%Qn class do_while
[GR;?R5 {
|>Vb9:q9Po Cond cd;
*hx Actor act;
.8R@2c`}Cs public :
D-c4EV template < typename T >
PsYpxNr struct result_1
9p/Bh$vJ {
1^}+=~ typedef int result_type;
g(052]
} ;
-@s#uA
h n]9$:aLZ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
%4H%?4 Sf'CN8 template < typename T >
I0-MRU~[K typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%{|p j
+ {
\<' ?8ri# do
L#J1b!D&<6 {
fl(wV.Je| act(t);
\Z/@C lCm }
;'|Ey while (cd(t));
l;Wj] return 0 ;
'NmRR]Q9 }
~ a: } ;
vQCy\Gi }j%5t ~Qa XZ7Lk)IR 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
" x-j~u? 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。
TDh5lI
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。
N['.BN 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。
tA;}h7/Lc~ 下面就是产生这个functor的类:
8=l%5r^cq kj_c%T
]/ ,prf;|e? template < typename Actor >
XTyxr class do_while_actor
t# i#(H {
b;n[mk
Actor act;
az$FnVNn= public :
v+XJ*N[W do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
%v|B * vzM^$V template < typename Cond >
.]^?<bG picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
:>
'+"M2r } ;
;I}fBZ3
$i&zex{\ uFE)17E 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
z_HdISy0 最后,是那个do_
3w=J'(RU Vksuu@cch 5+vaE
2v class do_while_invoker
_/|\aqF. {
aUp
g u" public :
]9CFIh template < typename Actor >
^!d3=}:0 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
vN:Ng {
>6T8^Nt return do_while_actor < Actor > (act);
)GpK@R]{ }
Ac@VGT:9 } do_;
*w&e\i|7 x:Y1P: 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
7! Nsm 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
It(_v 最后来说说怎么处理break和continue
A^g(k5M* 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
dN q$} 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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