一. 什么是Lambda
X=C1/4wU 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
SwU\
q]^|Z 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,
vF?5].T [ 4;Ii qp}Ma8+ '<0J@^vZ class filler
I=;+n- {
lHZU iB public :
^GBe)~MT void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
2!Bd2 } ;
cT\I[9!) s[gKc ' phE
&7*!Q 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:
FW"^99mrnb "6a8s; W(hMft% vLxQ *50v$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
IG3,XW Iyo@r%I iV fgDo 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
L}m8AAkP[ pZyQY+O Jl "mL n8hRaNHl2 二. 战前分析
y ?G_y 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\u#t$ 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
.`CZUKG R<x'l=,D( e:AHVepj{ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
{s3z"OV /* --------------------------------------------- */
CDi<<, vector < int *> vp( 10 );
0R0{t=VJZ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
LB/C-n.` /* --------------------------------------------- */
K 0hu:1l) sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
>E,U>@+ /* --------------------------------------------- */
m4:^}O-# int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
T}3v(6ew4 /* --------------------------------------------- */
>h+349 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
+\"-P72vjk /* --------------------------------------------- */
gDIBnH for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
J1XL<7 Db"DG( ;#MB7A
al+ #y)+ 看了之后,我们可以思考一些问题:
@t1V
o}c 1._1, _2是什么?
1.q_f<U 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。
s6o>m*{ 2._1 = 1是在做什么?
M/z}p 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。
8z5# ]u; 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。
$0^P0RAH {7MjP+\ !,Zp? g) 三. 动工
V3mAvmx 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
PIXL6 {RB-lfrWs B cj/y4" pG"5!42M! template < typename T >
] xd^% q* class assignment
u
=gt<1U {
1b9hE9a{j T value;
6bBdIqGb} public :
E0oU$IB assignment( const T & v) : value(v) {}
V\K<$?oUb template < typename T2 >
T#Z%y!6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
LEEC W_: } ;
/+e~E;3bO iK{T^vvk %PJhy 2 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
ftBq^tC 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
IaFr& ;W:6{9m ze oVCmI"' I?Q+9Rmm`J class holder
fa.0I~ {
zhB ">j8j public :
(c v!Y=] template < typename T >
!G_jGc=v assignment < T > operator = ( const T & t) const
[0[M'![8M {
BGzI return assignment < T > (t);
@
\2#Dpr }
amQz^^ } ;
7-_vY[)/ ~:_0CKa! uIMe 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:
9N[EZhW `B8tmW# static holder _1;
nT#JOmv Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
x|eeRf| 5jq=_mHt for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
@6o]chJo 而不用手动写一个函数对象。
djT5X d77r9 -v?hqWMp# 7t-Lz|
$" 四. 问题分析
}%{MPqg 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
NN
0Q`r,8} 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
.I$}KE) 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
^;F{)bmu+) 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
;HOPABWz) 下面我们可以对这几个问题进行分析。
#ZiT- 7.bN99{xPM 五. 问题1:一致性
AY_Q""v 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?|
VF0dE 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
6gOe!mm NBl
__q struct holder
O_K_f+7 {
L(&}Wv //
*Zd84wRSj template < typename T >
oQ+61!5> T & operator ()( const T & r) const
L4f7s7rJ {
o07IcIo return (T & )r;
e,A)U5X }
U l Mi.;/^ } ;
g dj^df+2F +?`b=6e(` 这样的话assignment也必须相应改动:
@kD8^,( oH 8(X0
: template < typename Left, typename Right >
_|isa]u\z class assignment
wz -)1! {
TF+
l5fv Left l;
|kiJ}oy Right r;
EEf ]u7 public :
R_Dc) assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
)"O{D`uX template < typename T2 >
6&2LWaWMo$ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
;)!"Ty| } ;
G5]1s 9-jO,l 同时,holder的operator=也需要改动:
{,O`rW_eS aw}+'(?8] template < typename T >
\Rk$t7ZH assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
p*;Qz {
"EftN5?/ return assignment < holder, T > ( * this , t);
qg,Nb }
zXc}W*ymj xQt 3[(Z 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
a}.Y!O& 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
: \V,k~asl ]@xL=%
return l(rhs) = r;
|Svk^m q 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
S-E++f9D~ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
6 o[/F3` ,&a`d}g&G template < typename Tp >
"2HY5AE class constant_t
4?]oV%aP) {
T<jfAE const Tp t;
wFlV=!>, public :
DOL%'k ?B constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
P6?0r_Y template < typename T >
!eD+GDgE] const Tp & operator ()( const T & r) const
L{ ^4DznI {
, &' Y return t;
=v" xmx&4 }
`"y{;PCt_ } ;
>BqCkyM9Kf ~-Oa8ww 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
ged,> 下面就可以修改holder的operator=了
gAE!aKy + Oobb-v template < typename T >
QXk"?yT`E assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
u2qV 6/ {
MguL$W&l return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
aMCO"66b }
j|'R$| {},;-%xE 同时也要修改assignment的operator()
<]#o*_aFP -0~IY template < typename T2 >
r*cjOrvI
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
W L~`u 现在代码看起来就很一致了。
0U&dq# B3L4F" 六. 问题2:链式操作
XNmQ?`.2' 现在让我们来看看如何处理链式操作。
jEU'.RBN% 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
\5[-Ml 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
Kd{#r/HZ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
r<FQX3 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
0o68rF5^s cgNt_8qC template < typename T >
~ v1W struct result_1
`Wf5 {
rye)qp| typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
29O]S8 } ;
FP;":i RL Yk>8g;< 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
{,V$* @P70W<< template < typename T >
OJ[rj`wrW^ struct ref
A
+!sD5d {
W]LQ &f typedef T & reference;
T7GQ^WnA } ;
eti9nPjG template < typename T >
S:s
3EM struct ref < T &>
Z t`j\^4n {
91;HiILgT
typedef T & reference;
?Leyz } ;
(@?eLJlT U?6yke 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
^uBwj}6 (n=Aa; template < typename T >
?Y!^I2Y6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
@W [{2d {
i_YW;x return l(t) = r(t);
97x%2.\: }
)H+h;U 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。
[`bZ5*& 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
*SGlqR['\e t,?,F4j 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
z_)`g`($ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
z+6QZQk _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
BQU/Qo DY +5 调用divide的对象返回一个add对象。
pDhY%w# 最后的布局是:
lu3.KOD/ Add
V* Qe5j9 / \
$F1_^A[ Divide 5
3B"7VBK{ / \
As}eUm)B5c _1 3
.WO/=#O 似乎一切都解决了?不。
qhwoV4@f 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。
kC|Tubs( 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。
z"av|(?d 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:
d
qpgf@ =jG?v'X template < typename Right >
w7ZG oh( assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
r:#Q9EA Right & rt) const
uri*lC {
_jDS" return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
tWRf'n[+] }
V@Kn24'' 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
4zX=3iBt 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。
Q%M_ 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。
Dpj-{q7C 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。
]F_r6 *< 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。
:Fo4O'UC 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?
Uir*%*4: 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:
?+Hp?i$1 kXCY))vnn template < class Action >
\L
%q[ class picker : public Action
O$(c.(_$ {
#'c%
public :
v<+4BjV!J} picker( const Action & act) : Action(act) {}
QD}1?)} // all the operator overloaded
$*i7?S@~- } ;
pzAoq)gg: !(yT7#?hP 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。
uwId 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:
rx}*u3x=
F1\`l{B,\ template < typename Right >
*78)2)=~ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
.5^a;`-+ {
fo;6huz return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
m6eFXP1U }
gs-@hR.,s0 !4pr{S Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Gb?g,>C 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。
uX98iJ EM=xd~H template < typename T > struct picker_maker
UIz:=DJ {
E0T&GR@. typedef picker < constant_t < T > > result;
?;+ ^ } ;
,FY-d$3) template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Y[h#hZ {
99a\MH`^ typedef picker < T > result;
DQMPAj. } ;
*3P3M}3~\ HIsB| 下面总的结构就有了:
@kz!{g]Sn functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
\w3%[+c picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
=hPG_4# picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
5^b i
7J 至此链式操作完美实现。
b h*^{ `,Xb8^M2 xl3zy~;M 七. 问题3
/ =-6:L 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
V0s,f.a 8s~\iuk template < typename T1, typename T2 >
Q%I#{+OT ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.<HC[ls {
487YaioB$ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
g;l'VA3v }
"bPCOJ[v9 XzW7eO,A 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:
&adY eQ$e*|}"m template < typename T1, typename T2 >
3;y_qwA struct result_2
_Q)d+Fl {
|.Em_*VG typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Z@}sCZ=#A } ;
abL/Y23
" RZW$!tyI= 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?
%3rTQ:X 这个差事就留给了holder自己。
r)OO&. P@j '7t|I6$ow [gpOuTW template < int Order >
]GQv4-y class holder;
tp%|AD" template <>
`bzr_fJ class holder < 1 >
I88Zrhw {
KS
b(R/T public :
T<f2\q8Uo= template < typename T >
Q,D0kS P struct result_1
<{E;s)hD? {
J6eJIKK typedef T & result;
w2 /* `YO } ;
RzpC1nd template < typename T1, typename T2 >
U@#?T struct result_2
u1tq2"D8 {
P@2tR5<R typedef T1 & result;
,.[.SU#V } ;
P`p6J8}4 template < typename T >
`0Yt1Z& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
C%0<1mp {
y!SF/i?Py return (T & )r;
r@olC7& }
T~s&)wD template < typename T1, typename T2 >
{a]pF.^kf typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
nDyvX1] {
=E&2 4 return (T1 & )r1;
"!xvpsy }
$U ~=.!_du } ;
zpbcmQB* tp#Z@5= template <>
zwMQXI'k83 class holder < 2 >
e)*mC oR {
$[j-C9W public :
5LO4P>fq template < typename T >
9!5b2!JL struct result_1
jaK' W {
aZ I>x^X typedef T & result;
#!w:_T% } ;
KLG6QBkj template < typename T1, typename T2 >
4sj9Z: struct result_2
+Y^-e.UO {
'uPxEu4 >4 typedef T2 & result;
Sc% aJ1 } ;
/z/hUa template < typename T >
|.y>[+Qb* typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
L& I`
# {
4\&H?:c. return (T & )r;
?UxG/]", }
/
c+, template < typename T1, typename T2 >
}Vs~RJM)} typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
w/qQ(]n8 {
uG2Xkj return (T2 & )r2;
ARmu{cL }
BXT80a\ } ;
n"XdHW0 Tq9,c#}& %|#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> >。
P=f<#l"v 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
F"-S~I7'L 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
D_O 5k|-V *d^9,GGn- return l(i, j) = r(i, j);
WA<H 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
mw:3q6 )W[KD,0+j return ( int & )i;
QV`X?m
return ( int & )j;
`DI{wqV9 最后执行i = j;
<FXQxM5" 可见,参数被正确的选择了。
HT{F$27W 6>@(/mh* U,oD44 +<'uw r$b:1 C~ 八. 中期总结
;6DR.2}?> 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:
&Tf=~6 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
zb@L)% 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Q{%HW4lg 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
@#bBs9@gv ]+}:VaeA VFe-#"0ZO d[~au=b ^JYF1 o%kSR ]V| 九. 简化
gg lNpzj 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。
~J8cS 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
j zxf"X- 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:
5"76R
Gw= 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
?3]h~(= +-*/&|^等
NUi{!< 2. 返回引用。
pKOT Qf =,各种复合赋值等
H j>L>6> 3. 返回固定类型。
d_4n0Kh0 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
[VfLv.8w 4. 原样返回。
*T.={>HE8 operator,
RM?_15m 5. 返回解引用的类型。
rnzsfr-|(2 operator*(单目)
,gAr|x7_ 6. 返回地址。
Y}V)4j operator&(单目)
!mw{T D 7. 下表访问返回类型。
+~R.7NE% operator[]
wZ
(uq?3S` 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
H;7O\ operator<<和operator>>
:vn0|7W4 K9x*Sep
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。
w\0Oz?N 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
*>}McvtTw J
,Qy`Y
B template < typename Left >
/t%"Dh8x struct value_return
/u"
cl2| {
S*~Na]nS0 template < typename T >
a}^!TC>%1i struct result_1
4aIlzaA {
|R_xY=z? typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Li?{e+ g } ;
@Z3[c[D)9 &lXx0"-$ template < typename T1, typename T2 >
u;l6sdo struct result_2
Og&0Z)% {
SdEb[ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
L<[,7V } ;
[)b/uR } ;
[T$$od[. ve64-D PuUon6bZ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
D7Rbho< a$+e8> 下面我们来剥离functor中的operator()
2vk8+LA(6 首先operator里面的代码全是下面的形式:
d'**wh, h0y\,iWXb return l(t) op r(t)
yK @X^jf return l(t1, t2) op r(t1, t2)
x~3>1Wr#M return op l(t)
BIb{<tG^N return op l(t1, t2)
"6[Ax{cM return l(t) op
KweHY, return l(t1, t2) op
LyCV_6;D return l(t)[r(t)]
R'1vjDuv return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
-\sKSY5{R ?j^?@%f0
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
5sffDEU]A 单目: return f(l(t), r(t));
kBDe*K.V return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Poylq]F 双目: return f(l(t));
D@YM}HXuj return f(l(t1, t2));
eBLHT 下面就是f的实现,以operator/为例
<O`q3u'l
'%JMnU struct meta_divide
RmCn&-i {
5. +$v4 template < typename T1, typename T2 >
+Fkx") static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
OFPd6,(E {
x.yb4i=Jq return t1 / t2;
Z"+rg9/p }
ZRVF{D??"% } ;
-*]9Ma<wa [{.\UkV@ 这个工作可以让宏来做:
SqT"/e]b' @Tj
6!v #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
XQ|j5] template < typename T1, typename T2 > \
QdG?"Bdt2 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
PauFuzPP 以后可以直接用
c,u$tnE) DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
{F{[!. 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
@Ig,_i\UY: (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。。。)
&55uT;7] a D?&w:C\&@z 9iN!hy[ 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
jy)9EU= {&JurZ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
}O-%kl class unary_op : public Rettype
brhJ&|QDE {
HWao3 Lz Left l;
5kL# V public :
`A}{
I}xq unary_op( const Left & l) : l(l) {}
:XZJx gx Pq_ApUZa template < typename T >
^_#gIT\ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S+\Mt+o {
YJtOdgG|q return FuncType::execute(l(t));
jWb\"0) }
?;r7j V/`j 4VL!U?dk template < typename T1, typename T2 >
Se]t;7j typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a!6OE"?QQ {
iz|9a|k6x return FuncType::execute(l(t1, t2));
*dn-,Q%` }
8aM%
9OU } ;
e715)_HD 66y ,{t f~(^|~ZT 同样还可以申明一个binary_op
!nD[hI8P oCru 5F template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$@
#G+QQ_ class binary_op : public Rettype
(^OC%pc {
6T'43h. : Left l;
3By>t!~Q Right r;
Jut'xA2Dr public :
0z2R`=) binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
E4fvYV_ra vXWESy template < typename T >
Dqo:X`<bT typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
qi5>GX^t]b {
S
g_?.XZc[ return FuncType::execute(l(t), r(t));
^O\1v }
w}KcLaI z%-"'Y] template < typename T1, typename T2 >
1PjX:]: typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p`V9+CA {
j?` D\LZhf return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
?9.? w-Q' }
@X / =. } ;
:$@zX]?M Y~\xWYR Y(;[L`" 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
KgkB)1s@n 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
LSOwa DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
3 mMdq*X5 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。
a*ixs'MJ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
T?$?5 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
0|3B8m 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
a/xCl
:=8q 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
o~z.7q 下面是修改过的unary_op
'{_tDboY gQzF C&g template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
IaZAP class unary_op
:zk.^q {
\V7x3*nA Left l;
Dl!'_u `1}yB public :
m`w6wz \VzQ1B>k unary_op( const Left & l) : l(l) {}
+GEKg~/4e :<|fZa4!" template < typename T >
Wh&Z *J struct result_1
cN(QTbyl6Q {
)9P typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
TOP'Bmb } ;
NomK(%8m$ ,wy:RVv@e template < typename T1, typename T2 >
2Uw}'J_N struct result_2
{ l~T~3/i {
pc(9(. | typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
FP
cvkXQD } ;
u(Q(UuI _!T$|,a template < typename T1, typename T2 >
p5 PON0dS typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z-=7QK.\{ {
&]A1 _dy return OpClass::execute(lt(t1, t2));
%x)U8 }
+mel0ZStS R}YryzV5 template < typename T >
LA(JA typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
G5@@m- {
J~ rC return OpClass::execute(lt(t));
W`rE\P }
{twf7.eY S`PSFetC } ;
Nr7.BDA M%LwC/h:, R1rfp; 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
p_y*-,W
( 好啦,现在才真正完美了。
tg4&j$ 现在在picker里面就可以这么添加了:
%bETr"Xom
)%W2XvG template < typename Right >
8U$UI picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
jWjK -q@Y {
}|,\?7, return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
KPK!'4,cu }
%=>xzP(z 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。
U-:Z^+Y YS6az0ie MA QY/s~F ^Rh ~+ :D7!6}% 十. bind
DO*C] 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。
Icb;Yzt 先来分析一下一段例子
v2<gkCK^ IWd*"\L ^OsUWhkV int foo( int x, int y) { return x - y;}
M0\[hps~X bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
S5p\J!k\B bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
=hb87g. 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。
atnbM:t 我们来写个简单的。
s_+XSH[=f 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
y9mZQq 对于函数对象类的版本:
agot
( -igZU>0B_ template < typename Func >
uZI:Kt# struct functor_trait
tG&B D\ {
a,\u|T:g typedef typename Func::result_type result_type;
;Q 6e&Ips/ } ;
3
+9|7=d 对于无参数函数的版本:
$VNn`0^gF vCr$miZ template < typename Ret >
f4^_FK& struct functor_trait < Ret ( * )() >
`{;&Qcg6m {
Y)5}bmL typedef Ret result_type;
`2+52q<FO } ;
l0o_C#"<S 对于单参数函数的版本:
<\
c8q3N \Fjq|3`<l template < typename Ret, typename V1 >
NV ~i4R*# struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Hc3/`.nt {
e6a8ad typedef Ret result_type;
7]53GGNO } ;
eeZ9 w~< 对于双参数函数的版本:
7t/SZm g#NUo/ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
*]u/,wCB struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
yQ2[[[@k@ {
SpQ6A]M gm typedef Ret result_type;
WJ,ON-v } ;
J?DyTs3Z 等等。。。
)8PL7P84 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
S}yb~uc, g*9>z) template < typename Func >
2sq<"TlQXI struct func_return
C*zdHzMj {
s_Gp +- template < typename T >
6YbSzx`?k struct result_1
I>|?B(F {
j(N9%/4u typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
81C?U5 } ;
,]'!2? *2hzReM template < typename T1, typename T2 >
Cl=ExpX/O struct result_2
~Y[b
QuA=) {
}x-8@9S~z typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
L@uKE jR } ;
xEqrs6sR } ;
eZo%q,L ObnB6ShKi \`&fr+x 最后一个单参数binder就很容易写出来了
A
2 )%+ ' JVvL template < typename Func, typename aPicker >
3Q;l*xu class binder_1
.$;GVJ-:5 {
Dbd5d]]n3 Func fn;
F*u;'K aPicker pk;
c7 -j public :
|&.)_+w 4T-AWk template < typename T >
B(U`Zd struct result_1
/vKDlCH* {
A5\S0l$Q typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
fx5vaM! } ;
Fh;(1X75I pDT6>2t template < typename T1, typename T2 >
|\ L2q/u struct result_2
j=LF1dG" {
R8)"M(u=l typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
,\IZ/1 } ;
~b/>TKn+ mB`r6'#= binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
&,xM;8b 7v_e"[s~ template < typename T >
A>k;o0r typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7y3; F7V {
J %t1T]y~ return fn(pk(t));
jrR~V* :k }
hJM0A3(Cm template < typename T1, typename T2 >
N4pA3~P typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a;sZNUSn {
?u|g2!{_ return fn(pk(t1, t2));
H'.d'OE:I }
-mF9Skj } ;
!ywc). ]e #SmWF|/ |SmN.*&(9 一目了然不是么?
U ;/ )V 最后实现bind
@AFLF X] J^T66}r[f, ub&1L_K template < typename Func, typename aPicker >
L
$~Id picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
lHU$A; {
YDwns return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
kW9STN }
bYfcn]N B(5g&+{Lq~ 2个以上参数的bind可以同理实现。
h2nyP 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。
|qD<h s.U p<Rw 十一. phoenix
o/xE
O=AW Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
[F$3mzx 9UZX+@[F for_each(v.begin(), v.end(),
()Z$j,2 (
]cD!~nJ do_
l)Hu.1~ [
]z,?{S cout << _1 << " , "
w,&RHQB ]
N'StT$( .while_( -- _1),
(~#9KA1A} cout << var( " \n " )
FVHL;J]nf1 )
)Z#7%,o );
,3K?=e2 9/Ls3U? 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
P-C_sj A7 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
F&Gb[Q&a8 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
/"U<0jot 那么我们就照着这个思路来实现吧:
q)/4i9
Tr8+E;; F=#Wfl-o template < typename Cond, typename Actor >
|[ge,MO: class do_while
c=5$bo]LI {
C,E 5/XW Cond cd;
AG?oA328 Actor act;
>HDK<1 > public :
?s//a_nL* template < typename T >
Ez)Go6Q struct result_1
vc<8ApK3V {
t9kgACo/M typedef int result_type;
e:#\Oh } ;
@RjLDj+)S v{9eEk1 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
})" : F c09 uCito template < typename T >
SFjN5u typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q&vr;fB2 {
j<c_*^/'9 do
TM+7>a$ {
tP\Utl-0 act(t);
5o,82Kti }
sG3%~ while (cd(t));
{MHr]A}X\ return 0 ;
@M1U)JoQ }
$I.'7
&h; } ;
FY'f{gD^ 7}Gy%SJ` |Qm 7x[i 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
YRK4l\_` 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
yk=H@`~! 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
ykZ)`E]P` 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
'F@'4[uda 下面就是产生这个functor的类:
A9"ho}< 6 R!0v8 uB%`Bx'OW template < typename Actor >
gw H6r3=y( class do_while_actor
=0Nd\ {
'b-}KDP Actor act;
X0m\
public :
EprgLZ1B do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
1&dWt_\ qwN-VCj template < typename Cond >
6s6[sUf=l& picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
qLR)>$ } ;
JLjx4B\ zEu*q7 4FYws5]$ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
NEX\+dtE~0 最后,是那个do_
]1klfp,` hE>Mo$Q( |[*b[O
1W class do_while_invoker
B$fL);l- {
1e}wDMU( public :
V< J~:b1V template < typename Actor >
k}/0B do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
wqw$6"~ {
5@i/4%S return do_while_actor < Actor > (act);
%zWtPxAf }
rwU[dqBRhc } do_;
=!Ok079{[ U5" C"+
3 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
/
JlUqC 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
I(C_}I>Wb 最后来说说怎么处理break和continue
LNe-]3wB 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。
!dZC-U~ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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