一. 什么是Lambda
R- 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
.wy$-sG81 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
B76 v}O: vX;HC'%n 8gC)5Y Hm
fXe class filler
_9@ >;] {
>.<ooWw public :
YTQps&mD. void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
J -V49X# } ;
"'a* [% B[F-gq- ka/XK[/' 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
``u:lL Gr: 3{o` !8R@@,_v ^:u?ye; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
BAV>o|-K C!&y .VM3D0aV 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
ghAi{@s$) tHh HrMxO !tXZ%BP.u /(?@mnq_ 二. 战前分析
oY=1C} 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。
3A,rHYS 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
_w(ln9 [ohBPQO \.#p_U5In for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
A&,,9G< /* --------------------------------------------- */
]|U-y645 vector < int *> vp( 10 );
ECcZz. transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
l&W;b6L /* --------------------------------------------- */
y3eHF^K+$ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
>MG(qi /* --------------------------------------------- */
2(M6(xH> int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
A}5fCx.{ /* --------------------------------------------- */
"e6|"w@8 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
iiG f'@/ /* --------------------------------------------- */
8K{[2O7i) for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
1A<,TFg q; jiw#_ ~n?>[88" (GcT(~Gq)D 看了之后,我们可以思考一些问题:
c</1 1._1, _2是什么?
qAY%nA>jO 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。
/ nZ;v4 2._1 = 1是在做什么?
vq!uD!lr 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。
7dOyxr"H- 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。
zt=0o|k %Dig)<yx <>Y?vC 三. 动工
&dR=?bz-A 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
iv&v8;B q,%:h`t\ cz/Q/%j$/ z[EFQ^*> template < typename T >
yT8=l"-[G class assignment
+jP~s {
WYrI |^[> T value;
'ZP)cI:+X public :
YB,t0%vTJw assignment( const T & v) : value(v) {}
Sw[{JB;y, template < typename T2 >
,Hn^z<f T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
p'94SXO_ } ;
RA O`i>@ &miexSNeF +iO/m 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
!>z:m!MlQ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
%rkk>m `ln1$ D y-S98Y ]J7Qgp)i class holder
9`Q<Yy"du {
$s5a G)?7 public :
^U[D4UM template < typename T >
:dI\z]Y( assignment < T > operator = ( const T & t) const
MXD4|r( {
@b#^ - return assignment < T > (t);
k1
-~ }
#Q"O4 b:8 } ;
w
ej[+y- %A/_5;PZ/ 1|r,dE2k9 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
sTRJ:fR @Xp~2@I=ls static holder _1;
3AcD,,M>> Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
eqAW+Ptx q'Wr[A40j for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
>rsqH+oL 而不用手动写一个函数对象。
!g!5_| qJ4T]FVN 790-)\:CY r|Z5Xc 四. 问题分析
O$u"/cwe* 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。
O1&b]C# 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。
^wb:C[r!V 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
>Z.\J2wM<j 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
6uPcXd:8ZR 下面我们可以对这几个问题进行分析。
KhbYr$ q.YfC 五. 问题1:一致性
~]C%/gEh 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?|
x#.C4O09 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
V5F%_,No UBv@+\Y8m struct holder
NB_)ZEmF {
vmTs9"ujF, //
PQN@JaD template < typename T >
+HT1 ct+dI T & operator ()( const T & r) const
-_C#wtC {
Gq<X4C#| return (T & )r;
Z6p5*+ }
T:]L/wCj } ;
BQH}6ueZ F[
ajOb 8 这样的话assignment也必须相应改动:
"XgmuSQ! b89a)k>^g template < typename Left, typename Right >
$j}OB6^I class assignment
\%Ves@hG> {
6z0@I* Left l;
Fs_]RfG Right r;
YKmsQ(q`N public :
%WTEv?I{Ga assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
d[p;T\?" template < typename T2 >
L|-98]8> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Q6gt+FKU9 } ;
1923N]b Y6i _!z[V[ 同时,holder的operator=也需要改动:
G7!W{;@I m%;D template < typename T >
DGW+>\G assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
NA3\ {
osARA3\Xt return assignment < holder, T > ( * this , t);
tZ`Ts}\e }
L( T12s Yim<>. ! 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
bV8g|l-4( 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
40E#JF# 3>E%e!D% return l(rhs) = r;
&k-Vcrcz 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
W[EKD 7 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
9O{b]=>wq l3Njq^T template < typename Tp >
y[B>~m8$ class constant_t
HK\~Qnq {
_Z5Mw+=19 const Tp t;
\`V;z~@iA public :
#mize constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
{7 TlN.( template < typename T >
-7J| l const Tp & operator ()( const T & r) const
^7zu<lX {
}Sy=My89r return t;
n
-( }
Hbv6_H } ;
kKC9{^%) T91moRv 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
K\"R&{+= 下面就可以修改holder的operator=了
u:0aM}9A lL1k.&|5m template < typename T >
]Q]W5WDe: assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
f&v9Q97= {
9zYVC[o return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
ctE\ q }
uqz]J$ ^B8b%'\ 同时也要修改assignment的operator()
l
Va &" r.7$&BCng template < typename T2 >
.bBdQpF- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
|rm g#;/D 现在代码看起来就很一致了。
{( r6e L(&&26Y 六. 问题2:链式操作
45hF`b>%, 现在让我们来看看如何处理链式操作。
ca+5=+X7 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
{o(j^@ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
q,
O$ %-70 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。
g}@OUG"D 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
YPHS1E? %|s+jeUDn| template < typename T >
tcxcup% struct result_1
>EY3/Go> {
boDt`2= typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
%^RN#_ro(3 } ;
]_N|L|]M 95el'K[R 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:
>/|q:b^2r /SYw;<= template < typename T >
@)J+,tg/7 struct ref
M4as {
;!(<s,c#: typedef T & reference;
*z@>!8? } ;
j?'GZ d"B template < typename T >
\rv<$d@L struct ref < T &>
t!RiU ZAo {
5\z`-) typedef T & reference;
>2~=)L } ;
wI(M^8F_Mf k:7(D_ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
;!yQ (o`{uj{! template < typename T >
6j
~#[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
|\pbir {
F$)[kP,wtO return l(t) = r(t);
| Bi! }
l\i)$=d&g 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。
;^Dpl'v%\ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
gEjdN. =>-Rnc@ 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
]\|VpIg _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
-B +4+&{T _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
0Vx.nUQ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
a\r\PBi 最后的布局是:
!r<pmr3f@7 Add
&Xf}8^T<V / \
4<BjC[@~Z{ Divide 5
E>K!Vrh-L / \
V:joFRH9 _1 3
{;2PL^i 似乎一切都解决了?不。
Zu7)gf 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。
kGl~GOB
a 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。
.[_L=_. 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:
Hj}K{20 5 sX+~Q template < typename Right >
vam;4vyu assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
7' Mm205\ Right & rt) const
$ ` "" {
|p ,P46I return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
vX.VfY }
%KLpig 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
T:~vk.Or 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。
FYpzQ6s~ 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。
:>5@cvc 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。
q#%xro>m 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。
j:v@pzTD 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?
fb~ytl< 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:
uLV#SQ=bZN {e 14[0U- template < class Action >
YuO.yh_ class picker : public Action
tS6qWtE
{
vw9@v` k public :
M!o##* *` picker( const Action & act) : Action(act) {}
iUN Ib // all the operator overloaded
VXwU?_4J. } ;
Vh4X%b$TV rbWP78 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
H:V2[y8\ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
*_d7E 8]9%*2"! template < typename Right >
;>Ib^ov picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
@J/K-.r {
XwJ7|cB return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
"]}
bFO7C }
oG_~q
w|h WvY?
+JXJ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
8)_XJ"9)G 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
JxM]9<a=4 MDn ua template < typename T > struct picker_maker
=c\>(2D {
<<][hQs typedef picker < constant_t < T > > result;
|IzPgC } ;
8<QdMkI template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
;@oN s- {
&OH={Au typedef picker < T > result;
Fww :$^_ k } ;
W:pIPDx1=! NXrJfp 下面总的结构就有了:
s{*[]! 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。
uxr #QA 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。
_9F9W{' picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
a.k.n< 至此链式操作完美实现。
f*?]+rz iP7(tnlW$ rX2.i7i, 七. 问题3
yPb" V 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。
!$gR{XH$] GjvOM y template < typename T1, typename T2 >
N5lDS ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Pd_U7&w,5 {
9y"@( return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
i9,geQ7d }
p8Qk'F=h fHx*e'eA 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:
v dc\R? gCB |DY template < typename T1, typename T2 >
x??+~$}\*- struct result_2
Sw ig;` {
B|C2lu typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
G3Hx!YW } ;
Ng2twfSl$ j8^I z 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?
52Z2]T
c, 这个差事就留给了holder自己。
LTQ"8 m[~y@7AK< *k.G5>@ template < int Order >
8V`WO6* class holder;
6d<r= C= template <>
2} /aFR class holder < 1 >
3
/g~A{ {
8Fz#A.%P public :
p>v$FiV2N template < typename T >
3M[!N struct result_1
ZbW17@b {
Y!w`YYKP typedef T & result;
z!ZtzD]cb } ;
h+g_rvIG* template < typename T1, typename T2 >
N/"{.3{W struct result_2
84& $^lNV {
|4;Fd9q^m typedef T1 & result;
"^})zf~_ } ;
FrGgga$ template < typename T >
hF~n)oQ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
\/r}]Vz {
PR#exm& return (T & )r;
nv|NQ
Tk }
7rc0yB
template < typename T1, typename T2 >
&[?\k> typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
'CM|@Zz% {
Tztu}t]N return (T1 & )r1;
a/4T>eC }
'}53f2%gKa } ;
J?"B%B5c {4<C_52t template <>
N2^=E1|_ class holder < 2 >
!C': {
uP)'FI public :
BUDi&|, template < typename T >
*5C7d*' struct result_1
g[' ^L+hd {
qZ}^;)a^ typedef T & result;
vxBgGl } ;
C!<Ou6}!b template < typename T1, typename T2 >
oM>l#><nq struct result_2
~D j8z+^ {
oGnSPI5KGC typedef T2 & result;
{T$9?`h~M } ;
v!~fs)cdE| template < typename T >
S%;O+eFYb typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
'x#~'v* {
tKOmoC return (T & )r;
?=Z?6fw }
KxJ!,F{>H template < typename T1, typename T2 >
%v
M-mbX typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Ju@c~Xm {
EH J.T~X return (T2 & )r2;
t\dN DS }
:D5Rlfj } ;
L\J;J%fz. `,<BCu hn
GZ= 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
PJ|P1O36a 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
~w+c8c8pW 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
AlaW=leTe cA?W7D return l(i, j) = r(i, j);
AofKw 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
SwGx?U Mk 6(UXY return ( int & )i;
Qz1E 2yJ return ( int & )j;
PO:{t 最后执行i = j;
UcHJR"M~c 可见,参数被正确的选择了。
R B |mfvr*7 6Pl<'3& MAR'y8I Gx/Oi)&/ 八. 中期总结
ASA,{w] 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
m.rmM` 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
+Mb.:_7' 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
*~e?TfG 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
eF$x 1| & '`g#N F v2-( "%w u2%i +{.WQA}z\ P/eeC" 九. 简化
}j)e6>K]) 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。
IFL*kB 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
&DX! f 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:
IHac:=*Q 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
IM'r8V +-*/&|^等
p8O2Z?\ 2. 返回引用。
$7ZX]%<s =,各种复合赋值等
x|Bf-kc[#Q 3. 返回固定类型。
1.GQau~ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
O,f?YJ9S 4. 原样返回。
<iC(`J$D operator,
j</: WRA`] 5. 返回解引用的类型。
g*_& operator*(单目)
BX7kO0j 6. 返回地址。
Cl7xt}I operator&(单目)
kgP0x-Ap 7. 下表访问返回类型。
zTSTEOP}%Y operator[]
XNkn|q2 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
UB@+ck operator<<和operator>>
pz*3N F^;ez/Gl 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。
2HA:"v8 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
^\=`edN 0 ^jZbo{ template < typename Left >
m<Dy<((_I struct value_return
FTUv IbT {
|/{=ww8| template < typename T >
VlsnL8DV struct result_1
",; H`V {
##>H&,Dp[ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
qo bc<- } ;
Ve; n}mJ? .W!i7 template < typename T1, typename T2 >
<\^8fn struct result_2
}Zn} {
aX'*pK/- typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
sDlO# } ;
%P|/A+Mg" } ;
Z@!+v19^ mz0X3 hRhe& ,v 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
YN F k <PH#[dH 下面我们来剥离functor中的operator()
htF] W|z 首先operator里面的代码全是下面的形式:
`M8i92V\qY NZ0;5xGR return l(t) op r(t)
"+G8d'%YV return l(t1, t2) op r(t1, t2)
xi}skA return op l(t)
!Wnb|=j return op l(t1, t2)
0M[EEw3 return l(t) op
lRFYx?y return l(t1, t2) op
`d}2O%P return l(t)[r(t)]
fuySN!s return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
2c*GuF9(0 BRiE&GzrF 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:
'~=SzO 单目: return f(l(t), r(t));
/a4{?? #e return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
XW]tnrs 双目: return f(l(t));
8{sGNCvU return f(l(t1, t2));
-uf|w? 下面就是f的实现,以operator/为例
[7Oe3= UP,c | struct meta_divide
%7+qnH*;r {
}o`76rDN template < typename T1, typename T2 >
H G^'I+Yn static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
vXje^>_6 {
`b$.%S8uj= return t1 / t2;
~Mxvq9vaD }
2BwO!Y[ } ;
0 @oJFJrO ud('0r',D 这个工作可以让宏来做:
*$g-:ILRuZ uVrd i?3 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
+CNv l template < typename T1, typename T2 > \
( a#BV}= static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
v.qrz"98- 以后可以直接用
&tj!*k' DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
P&LsVR{# 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
^ [@, (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。。。)
/%^#8<=|U 4Fr
N~'c_l 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
D*d]aC ]t"Ss_, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
PEZ!n.'S class unary_op : public Rettype
=UWI9M*sz {
|yPu!pfl Left l;
61U09s%\0 public :
pEA:L$& unary_op( const Left & l) : l(l) {}
F:S}w =t?F6)Q template < typename T >
w``U=sfmV typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{)sdiE {
A.w.rVDD return FuncType::execute(l(t));
qIT@g"%}t }
'm$L Ij?@ )9]P MA?u template < typename T1, typename T2 >
p4Z(^+Aa typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l.M0`Cn-% {
U 6)#}
return FuncType::execute(l(t1, t2));
h/Y'<: }
LrpM\}t } ;
scV5P Uq dk^~;m#iN do'GlU oMC 同样还可以申明一个binary_op
'LDQgC*% <N~K;n
v template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
4 #Jg9o class binary_op : public Rettype
A@#E@;lm {
G' 1'/ Left l;
=Dj#gV Right r;
"\yT7?}, public :
2GG2jky{/ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
zfdl45 VUuE T template < typename T >
2&cT~ZX&' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
m9;SrCN_ {
v`T
c}c ' return FuncType::execute(l(t), r(t));
qf-8<{T }
)boE/4 -mh3DhJ, template < typename T1, typename T2 >
'V>-QD%1 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(/$^uWj {
RxQ * return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
E"IZ6)Q }
Dw"\/p:-3 } ;
;n;p@Uu[
b nO-#Q=H, h{qgEIk& 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
+b6v!7_ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
yB!dp;gM{ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
x4O~q0>:Le 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
+kD
R.E: 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
/x *3}oI 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
3XNCAb2 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
DHRlWQox 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
* v#o 下面是修改过的unary_op
;kKyksxlD nJ;.Td template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
m4Zk\,1m.| class unary_op
-nwypu {
F"mmLao Left l;
%"-5 <6d %z$#6?OK^ public :
!()Qm,1u ;9#KeA _ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
J .<F"r> 1\.pMHv/ template < typename T >
?V=CB,^ struct result_1
h2QmQ>y" {
4^d?D!j typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
0*v2y*2V } ;
Gq P5Kx+= $:^td/p J template < typename T1, typename T2 >
,#K'PB4 E struct result_2
[D1Up {
19] E 5'AI typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ee=D1 qNu; } ;
+w~oH = @(lh%@hO template < typename T1, typename T2 >
0+8e, typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|vC~HJpuv' {
E" vS $ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
2KZneS` }
1 -b_~DF %l%HHT template < typename T >
K)P%;X typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!@"OB~ {
SS2%qv return OpClass::execute(lt(t));
V VCZ9MVJ }
uw8f ~:LT !`r$"}g } ;
)M^
gT}M ]_$[8#kg w2'5#`m 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
5-A\9UC*@ 好啦,现在才真正完美了。
&nK<:^n 现在在picker里面就可以这么添加了:
./~(7o$ *K;~!P template < typename Right >
-n;}n:wL picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
WY]s |2a {
d"Y{UE return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
6MI8zRX }
8b=_Y; 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。
K<J9~ :zR!/5 LIrb6g&xj_ T^q
0'#/ L:x-%m%w 十. bind
: E?V. 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。
#A.@i+Zv 先来分析一下一段例子
54qFfN8O fc@A0Hf 13wE"- int foo( int x, int y) { return x - y;}
048kPXm` bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
XX~,>Q}H= bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
M^I(OuRMeI 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。
hv+zGID7 我们来写个简单的。
PI<vxjOK` 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
1YMh1+1 对于函数对象类的版本:
2T`!v =R\]=cRbg template < typename Func >
rM"l@3hP struct functor_trait
c[e}w+uB {
1:wQ.T typedef typename Func::result_type result_type;
i6N',&jFU } ;
D`AsRd 对于无参数函数的版本:
.e5Mnd%$M j| Q-*]V template < typename Ret >
ItCv.yv35 struct functor_trait < Ret ( * )() >
:Qq#Z {
}1xo-mUg, typedef Ret result_type;
-']56o_sQ/ } ;
^C%<l(b 对于单参数函数的版本:
\Og+c% B-ESFATc template < typename Ret, typename V1 >
cj@koA' struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
DL.!G {
'f|o{ typedef Ret result_type;
L rPkxmR } ;
y?!"6t7& 对于双参数函数的版本:
T
1t6p& J^/p( template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
CQ2jP
G*py struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
<7$1kGlA {
^}C\zW typedef Ret result_type;
jqkqZF } ;
8EEuv-aeo 等等。。。
F5#YOck&, 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
H:\k}*w "h ^Z template < typename Func >
aN=B]{! struct func_return
J-4:H
gx {
b>$S<td template < typename T >
!%>7Dw(kt struct result_1
h1(4Ic {
Np)lIGE typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
J.
@9zA& } ;
IO> yIU[ GH
xp7H template < typename T1, typename T2 >
*owU)
struct result_2
|D.ND%K& {
D3A/l typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
&-=5Xc+Z } ;
u-C)v*#L } ;
i@CxI<1'
WN<zkM~3 QdC<Sk!G 最后一个单参数binder就很容易写出来了
W'.m'3#z w*MpX
U< template < typename Func, typename aPicker >
Ca3~/KrM class binder_1
t0I{q0 {
]:\dPw`A Func fn;
}d }lR aPicker pk;
8.~kK<)! public :
E~:x(5'%d %PJQ%~
A template < typename T >
D,ln)["xm struct result_1
Q3SS/eNP {
Y4( typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
K4);HJ|= } ;
w`=\5Oa .G MJrR[h] template < typename T1, typename T2 >
'P}0FktP` struct result_2
.>nRzgo {
8sCv]|cn typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
],v=]+R } ;
{}Za_(Y,] O| hpXkV binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
A +)`ZTuO ri.I pRe template < typename T >
188*XCtjQ9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
e~':(/%|5; {
"wHFN>5B return fn(pk(t));
~3 bPIg7D }
E+JqWR5 template < typename T1, typename T2 >
:/Qq@]O> typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?pZOeqqu$ {
kSh( u return fn(pk(t1, t2));
z$xo$R( }
GM<-&s!Uj } ;
b%5f&N OBAi2Vw &8 x-o, 一目了然不是么?
yvYad 最后实现bind
K96<M);:g !0cD$^7 "-J-k= template < typename Func, typename aPicker >
?I@W:#>o picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
XSlGE9]AG {
bY0|N[g return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
puM3g|n@ }
RdML3E ;d9QAN&0} 2个以上参数的bind可以同理实现。
D5HZ2cz|a 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
"FKOaQ%IH @{O`E^}-D 十一. phoenix
_#h_: Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
uRr o?m< z]9MM
2+ for_each(v.begin(), v.end(),
|H+Wed| (
U ZsH9
o do_
IobD3:D8W [
:Zz
'1C cout << _1 << " , "
{> 0wiH#!E ]
(ICd} .while_( -- _1),
\;"=QmRD%: cout << var( " \n " )
}U9G )
u-5{U-^_ );
}!C)}.L< ,nB5/Lx 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
#ucBo<[ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
H
DFOA operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
H+Sz=tg5 那么我们就照着这个思路来实现吧:
1 Ya`| ?FS A$:U'ZG_ j ?(&# template < typename Cond, typename Actor >
^M>P:~ class do_while
KMjhZap% {
v oj^pzZ Cond cd;
s}% M4 Actor act;
l2P=R)@{ public :
W1=H8O template < typename T >
p"ZG%Ow5Q] struct result_1
P(z++A& {
1HZO9cXJ typedef int result_type;
';=O 0)u } ;
=rCIumqD-} pD#rnp>WWt do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Ak"m 85B KNIn:K^/ template < typename T >
5, 6"&vU, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[ ~&/s:Vvo {
ah+iZ}E% do
5S--'=fu+ {
O+Y6N act(t);
xx%j.zDI] }
c|@bwat4 while (cd(t));
4u5-7[TZ return 0 ;
*6DB0X_-} }
g~A`N=r;h } ;
HqT#$}rv "mvt>X .+A+|yR 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
DG:Z=LuJr 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
[}0haTYc4 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Q| ?L*Pq2I 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
76h ,]xi
下面就是产生这个functor的类:
oEKvl3Hz_ 4
VW[E1< #KexvP&* template < typename Actor >
orMwAV class do_while_actor
aH/
k Ua {
k5.Lna Actor act;
'op|B@y public :
<s<n do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
[;),\\u,d O5nD+qTQ# template < typename Cond >
EVC]sUT picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
&H/'rd0M } ;
S8j{V5R' GM f
`A,> A!WKnb_` 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
4-H+vNG{% 最后,是那个do_
"8jf81V* U7}yi$WT /zVOK4BqN+ class do_while_invoker
]{mPh\ {
!/i{l public :
}.m< template < typename Actor >
My[pr_xg do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
=Qj{T {
+V046goX W return do_while_actor < Actor > (act);
9} M?P }
?:I* 8Fj } do_;
hVAn>_( RF53J yt 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
"2$fi{9 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
ryUQU^v 最后来说说怎么处理break和continue
o5uph=Q{ 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。
peuZ&yK+" 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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