一. 什么是Lambda
lsaA
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
;aN_!!
r 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,
xwF mY'o 3Cw}y55_y %vil~NU @9tzk [ class filler
<I#nwoHN {
w7@TM%nS public :
85T"(HhT void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
*\(MG|S } ;
~ \]?5
nj l+a1 `O L</k+a?H! 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:
RY
.@_{ .He}f,!f< ^6On^k[|fw l0 8vF$k|d for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
xG(xG%J bu9.HvT' J%u,qF}h 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
'Qh1$X)R7a T-LX>* BW:HKH.k )dd1B>ej] 二. 战前分析
2
EWXr+IU. 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。
N[rAb*iT 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
Y}]-o9Rl ]h?q1
W cGg for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
4{@{VsXN /* --------------------------------------------- */
|A/H*J, vector < int *> vp( 10 );
N;']&f transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
#;yxn.</ /* --------------------------------------------- */
oY4^CGk= sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
yeI>b 1>Q /* --------------------------------------------- */
>UQY3C int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
5a-x$Qb9 /* --------------------------------------------- */
4[(NxXH8M for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
I>GBnx
L
/* --------------------------------------------- */
rz0)S
py6 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
31~nay15 9Pb6Z} L#",.x :r(dMU3% 看了之后,我们可以思考一些问题:
nwp(% fBo 1._1, _2是什么?
wFX9F3m 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
.g3=L 2._1 = 1是在做什么?
&7i&"TNptP 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
2t4\L3 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
Mf2F LrAh E.Q]X]q |AH>EXhv 三. 动工
:KgH7s} 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
R_O=WmD jsQHg2Vd z %Bzf~N9 O%3Hp.|! template < typename T >
<PVwf`W. class assignment
|UlG@Mn {
'4nJ*Xa T value;
D#AqZS>B public :
ME$J42 assignment( const T & v) : value(v) {}
iy8J l template < typename T2 >
0,nz*UDk T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
W#%s0EN<_ } ;
f1]zsn: lxm/*^
j*5IRzK1%0 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
EJ>&\Iq 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
+J|H~` pB4Uc<e @)BO`;*$fF r\d(*q3B class holder
43pe6 ^. {
zs~Tu public :
lH;V9D^ template < typename T >
}DXG;L assignment < T > operator = ( const T & t) const
BZ=I/L {
\"1>NJn&k) return assignment < T > (t);
8Z0x*Ssk }
@zC6` } ;
d\ 8v
VZ
<)p.GAZ Lo~;pvv 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:
1_<x%>zG WFiX=@SS static holder _1;
s(nT7x+W Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
b,^Gj]7 0|RofL&o for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
?+))J~@t 而不用手动写一个函数对象。
D3yTN" +rJ6DZ ."H;bfcL_ bx(@ fl:m 四. 问题分析
$'%GB $. 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
]
\M+j u 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
`XhH{*Q"X 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
qx'0(q2Ii( 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
|)+
SG>- 下面我们可以对这几个问题进行分析。
t|$jgM $8)XN-%( 五. 问题1:一致性
P&uSh?[ ^ 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?|
)-26(aNGT 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Rh ^(91d H.m]Dm,z struct holder
!JDr58 {
|ZL?Pqki //
{2h*NFp template < typename T >
b!P,+!< T & operator ()( const T & r) const
\ dFE.4 {
0k5-S~_\ return (T & )r;
@^<odmM }
=nGFLH6) } ;
HbegdbTJ !1G
KpL 这样的话assignment也必须相应改动:
BYB4-, $G-<kC}8: template < typename Left, typename Right >
KGYbPty} class assignment
?1D!%jfi {
:Ln)j%& Left l;
|gA@WV-% Right r;
' @RF public :
hO]F\0+ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
b3^:Bh9 template < typename T2 >
`*3A7y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
bGCC?}\ } ;
==OUd6e} 68XJ`/d 同时,holder的operator=也需要改动:
c|k_[8L 2n,z`(= template < typename T >
&{V |%u}v assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
gS5REC4I/ {
!?nO0Ao-$ return assignment < holder, T > ( * this , t);
[(heE
}
%dzt'uz TP
rq:"K 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。
nzC *mPX8 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
uQIPnd(V ?>}p'{I return l(rhs) = r;
Z*m^K%qJ 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。
YGJ!!(~r 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
hSm?Z!+ 509T?\r template < typename Tp >
]SCHni_ class constant_t
"[N2qJ}p {
+})QT FV const Tp t;
?4bYb]8Z public :
2g=
6s constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
~HB#7+b template < typename T >
1.du#w const Tp & operator ()( const T & r) const
dd {
|9jK-F6 return t;
x95s%29RS }
t`Kpbfk } ;
@3.Z>KONx uge r:cD 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
-D~K9u]U_ 下面就可以修改holder的operator=了
CPJ21^ $|=|"/ template < typename T >
]lwf6' assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
&<N8d(
{
KnkmGy return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
^Kz?SO }
I?'*vAW< |M;Nq@bRv 同时也要修改assignment的operator()
gw)4P tb! ,D;8~llM template < typename T2 >
<[k3x8H' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
#c:s2EL 现在代码看起来就很一致了。
^3dc#5]Xf I{89chi 六. 问题2:链式操作
yMN JHiE/ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
TRi'l #m4 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。
,Vi_~b 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。
9<u&27. 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。
h-96 2(LG 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
>%tP"x{ |8'}mjs.Q template < typename T >
9WG=3!-@ struct result_1
,/?J!W@m {
oJTEN}fL typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Ak?9a_f } ;
ZWCsrV*; a fa\6]m 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:
*:CTIV5N0 !igPyhi,hl template < typename T >
@&m [w'tn struct ref
D,cD]tB2 {
v@{y} typedef T & reference;
bo=H-d| } ;
~rV $.:%va template < typename T >
[)I^v3]U struct ref < T &>
PA^*|^;Xh {
QZVyU8j3 typedef T & reference;
HIc;Lc8$ } ;
nGVr\u9z 7KlL%\ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
8'Q+%{?1t
nOPB*{r| template < typename T >
=78y*`L typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
.4a|^ vT {
QT%`=b return l(t) = r(t);
Z?eTjkNS# }
NOTG|\{ 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。
-U2Su|:\N8 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
(]q
([e X?haHM#] 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
/R B%m8@; _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
%`bs<ZWT _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
j0L%jz +5 调用divide的对象返回一个add对象。
(')t>B1Z 最后的布局是:
;j T{<
Y Add
12
) / \
%1{S{FB Divide 5
q?j7bp] / \
e)HFI|> _1 3
wf ]Wm 似乎一切都解决了?不。
E/H9# 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。
0")_% 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。
C/!P&`<6 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:
Zg_b(ks \l=A2i7TQ template < typename Right >
vVB WhY] assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
}!K
# Right & rt) const
gX!K%qJBg {
bmHj)^v5] return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
H2],auBY }
`m'RvU c 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
mCnl@ 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。
.B^tEBGVD 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。
Z%?>H iy'o 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。
GNW$:=0u 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
y0 vo-Q 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
w8+phN(-M 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
d*u3]&?x&f %;wDB2k* template < class Action >
=4)8a"7#. class picker : public Action
w%wVB/( {
A6KP(@
public :
"'DPb%o picker( const Action & act) : Action(act) {}
@w33u^ // all the operator overloaded
JXuks`:Q } ;
p!E*ANwX c*owP Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
."Pn[$'. 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:
VKPsg <YCjo[(~ template < typename Right >
*=md!^x` picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
xz`0V}dPl {
g1XpERsSEV return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
G9S3r3 }
*[>{9V ~&,S xQT Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
sfVzVS[ 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。
`_&vvJPn@! K
z^.v` template < typename T > struct picker_maker
nVpDjUpN {
wI7.M
Gt typedef picker < constant_t < T > > result;
yTc&C)Jba } ;
Z2;~{$&M+ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
FS7D {
>uJu!+# typedef picker < T > result;
UJS
vtD{g } ;
z>W?\[E<2 #Hy9 ;Q 下面总的结构就有了:
f3;[ZS 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。
-R9{Ak 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。
2n"-~'3\ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
XcbEh 至此链式操作完美实现。
YPs9Pqkn :S`12*_g" 4{,!'NA 七. 问题3
0 Swu]OE 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。
UN<$F yb auB+ g'l template < typename T1, typename T2 >
(wH+ 0 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
G_WFg$7G% {
1 )u,% return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
r"|do2s }
xJ^B.;> ]'<}kJtN. 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:
iqF|IVPoi $U&p&pgH=W template < typename T1, typename T2 >
.'
v$PEy struct result_2
Gp_flGdGQ {
0#5&* typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
ZXj*Vu$_4 } ;
-f'&JwE0= 6R2F,b(_ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
MO1H?Uhx 这个差事就留给了holder自己。
,-n_(U =q[+e(,3 uC]c`Ue template < int Order >
aYtW!+# class holder;
K=4|GZ~p}` template <>
>YdLB@ class holder < 1 >
[pt U} {
A(XX2f!i public :
}Oe4wEYN) template < typename T >
-g"Wi@Qr struct result_1
DLq'V.M: {
.5~3D97X& typedef T & result;
-Zg.o$ } ;
Lm^vS u template < typename T1, typename T2 >
Rto/-I0l struct result_2
xgsEe3| {
ZlMS=<hgFx typedef T1 & result;
6m:$RW } ;
u3cl7~- yW template < typename T >
on7?V< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
l>oJ^J {
ErQGVE;zk return (T & )r;
u7&5t }
g/!tp;e template < typename T1, typename T2 >
*I9O63 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
iII%!f?{[ {
Qdy/KL1] return (T1 & )r1;
2`V0k.$?p }
HbCcROl( } ;
$7O3+R/= ~A(^< template <>
pCeCR class holder < 2 >
#]*d8
{
j\@&poJ(, public :
'O
7>w%# template < typename T >
i_y%HG struct result_1
n&Q0V. {
DRVvC~M-, typedef T & result;
n482?Wp } ;
(AG((eV template < typename T1, typename T2 >
&jrc] struct result_2
7a4Z~r27/ {
8qUNh# typedef T2 & result;
2p *!up( } ;
ACEVd! q template < typename T >
a 4?c~bs typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
<`BDN {
;6=*E ' return (T & )r;
5IRUG)Icr }
DnCIfda2g template < typename T1, typename T2 >
;|,*zD typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
!W b Q9o {
6anH#=( return (T2 & )r2;
y=}o|/5" }
_Q*,~ z~ } ;
OL.{lKJ3DV cVaGgP}\ 0c&DSL}6 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> >。
Gl4f:` 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
~kI$8oAry 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
i@=(Y~tD` Xk :_aJ return l(i, j) = r(i, j);
a!&<jM 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
0|mCk BtF7P}:MGf return ( int & )i;
`nd$6i^#W return ( int & )j;
1#XZVp;M 最后执行i = j;
ddlF4L_ 可见,参数被正确的选择了。
j9f Q V cmp@Ow"c ,C^u8Z|T Z>.(' g
T0@pxl 八. 中期总结
b~!Q3o'W 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
@n$/2y_. 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
?0d#O_la3 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
}gQnr;lv 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
$F@ ,,* 5"L.C32 2}9M7Z",2 Dd:48sN:Jq b}ODc]3 C)&BtiUN/ 九. 简化
I9sQPa 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
T?*f}J 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
: !wt/Y 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
B*}:YV 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
V+$fh2t +-*/&|^等
C|S~>4` 2. 返回引用。
Sj<]~*y" =,各种复合赋值等
L1MG("R 3. 返回固定类型。
*dxE
( dP 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
#?DoP]1Y 4. 原样返回。
"8\2w]" operator,
V17!~ 5. 返回解引用的类型。
n}8}:3" operator*(单目)
OyIIJ!( 6. 返回地址。
vSwRj<|CF operator&(单目)
rs0Wy
7. 下表访问返回类型。
KAnq8B!h operator[]
Ed1y%mR> 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
6P02= operator<<和operator>>
=tc!"{ yXCHBz 6& 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。
Fm[3Btn 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
5a5)hmO RB [6\b(kS+ template < typename Left >
pL,l struct value_return
uP^u:'VjbH {
di37 template < typename T >
nPUD6<bF struct result_1
wotw nE {
BCh|^Pk typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
/z: mi } ;
FzG>iC} rbrh;\<jM template < typename T1, typename T2 >
&W{v(@ struct result_2
-0P9|;h5 {
5 &0qr$ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
.Gb!mG } ;
Y;kiU } ;
Yw_!40` sGc.;": I5ZM U 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
U+&Eps&NI xL"O~jTS 下面我们来剥离functor中的operator()
}ldpudU 首先operator里面的代码全是下面的形式:
KCnm_4 6i@* L\
Dl return l(t) op r(t)
.sD=k3d return l(t1, t2) op r(t1, t2)
~nApRC)0 return op l(t)
S1U[{R?, return op l(t1, t2)
w[AL'1s] return l(t) op
]88qjKL return l(t1, t2) op
$dG:29w return l(t)[r(t)]
U_WO<uhC return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
w8a49 Fv \J;_%-Z 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:
I:("f+
H 单目: return f(l(t), r(t));
J M`[|"R% return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Rx?ze( 双目: return f(l(t));
I
moxg+u
return f(l(t1, t2));
my#\(E+ 下面就是f的实现,以operator/为例
R[@}Lg7+v X!m
lC51 struct meta_divide
s;-AZr) {
lX"6m}~D template < typename T1, typename T2 >
P~%+KxwZQ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
&0xM 2J {
"uFwsjz&B return t1 / t2;
uaZHM@D }
5]n\E?V'L } ;
lSc=c-iOv W6B"QbHYz 这个工作可以让宏来做:
?$l|];m)- tHK>w%|\R #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
"F[7b!>R template < typename T1, typename T2 > \
_<=h#lH static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
B<0Kl.V 以后可以直接用
Sb(OG 6 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
'xEK0~awD 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
IhOAMH1 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
n~.$iN GxEShSGOE wxYGr`f 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
ZB`d&!W> 6@eF|GoP template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
:>U+HQll class unary_op : public Rettype
E;[Uhh|78! {
dT[JVl+3= Left l;
pTXF^:8 public :
A0:rn\$l3 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
=[LorvX+ 216$,4i template < typename T >
[2h.5.af typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MdmN7> {
!#=3>\np+X return FuncType::execute(l(t));
P^tTg }
(|NC xey gd*2*o$g( template < typename T1, typename T2 >
:2K@{~8r typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]qxl^Himq {
Dp!91NgB p return FuncType::execute(l(t1, t2));
'C]Yh."u }
)]s<Czm% } ;
52zE -SY i1!1'T8 A+3SLB 同样还可以申明一个binary_op
~clX2U8u` :
]+6l template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
} `5k^J$x class binary_op : public Rettype
tym:C7v%~ {
5n{d jP Left l;
3bYjW=_hA Right r;
Ri~$hs! public :
Fk^N7EJ:$ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
E&eY79 gu+zfvkcY template < typename T >
aU^6FI typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b?c/J{me {
U7?v4O]D[ return FuncType::execute(l(t), r(t));
0Qq<h;8xEc }
=*"8N-FU ]Yw$A template < typename T1, typename T2 >
ts9wSx~[+ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a[ayr$Hk? {
^
nI2<P return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
GEA1y^b6" }
g,rmGu3v } ;
_DH^ K9,9 gWzslgO6 RB4 +"QUh 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
"RN]
@p#m 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
8-Y*b89 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
L!lmy&1 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。
P_w4
DU 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
".N+nM~ 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。。。
]%FAJ\ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
a4*976~![ 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)
p6R+t]oH 下面是修改过的unary_op
mO;QT I<ohh`. template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
6-fv<Pn class unary_op
R$8{f:Pj {
yDwh]t Left l;
WFh.oe8
(D) KU9B> public :
oJ\g0|\qwe [`t ;or unary_op( const Left & l) : l(l) {}
eqsmv[ )c{>@WM~ template < typename T >
3ie
k>'T struct result_1
RYjK4xT?Y/ {
}b&lHr'Uw typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
c|;n)as9(% } ;
.8u@/f%pV #Uu,yHMv:; template < typename T1, typename T2 >
W>C?a=r~ struct result_2
f|FS%]fCxk {
t4[q:[1 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
tVEe) QX } ;
{0Y6jk>I $_E.D>5^%7 template < typename T1, typename T2 >
k#Sr; " typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&hI!mo {
IBo return OpClass::execute(lt(t1, t2));
)q-NE) }
Syy{ ^Ae} 6]Hwr_/tk template < typename T >
3Iv^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K F_fz {
n@RmH>" return OpClass::execute(lt(t));
/*T^7Y&
}
i7XY3yhC YWl#!"- } ;
lAP k/G U?le|tK -smN}*3[ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
0Eb4wupo 好啦,现在才真正完美了。
EXCE^Vw 现在在picker里面就可以这么添加了:
95z|}16UK 1>j,v+ template < typename Right >
*k62Qz3 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
!6%?VJB|b {
LSou]{R return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
\ +%~7Bi]z }
~p?ArZb 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
XNWtX-[^@ eTvWkpK+ ;+E]F8G9r '7sf)0\:<p PJC(:R(j 十. bind
<-`.u` 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
e"%TU 先来分析一下一段例子
eV|N@ vS>'LX >X$JeME3 int foo( int x, int y) { return x - y;}
'NhQBk bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
E(4c& bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
P\7*ql` 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。
`xLsD}32 我们来写个简单的。
z/1$G" 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
=#Sw.N 对于函数对象类的版本:
G|rE\h 2w Y0 a[Lb0 template < typename Func >
?l/6DT>e struct functor_trait
Q:(mK* _ {
W/!P1M n typedef typename Func::result_type result_type;
djOjd, } ;
^[xcfTN 对于无参数函数的版本:
q5SPyfE[ *=!e, template < typename Ret >
.P)lQk\ struct functor_trait < Ret ( * )() >
~DInd-<5 {
o:AfEoH"~ typedef Ret result_type;
%;k Hnl } ;
eUA]OF@ 对于单参数函数的版本:
>o?v[:u* 4f[%Bb template < typename Ret, typename V1 >
1l$Ei,9 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
>9&31wA_ {
u[b |QR=5 typedef Ret result_type;
p@^G)x } ;
\sAaVdZJH( 对于双参数函数的版本:
'ztOl`I5V lI=<lmM0|/ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
0hemXvv1 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
5[
zN M {
M,]|L c h typedef Ret result_type;
k."p& } ;
\~
D(ww 等等。。。
d&j 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
ukSv70Ev Jp=fLo 9 template < typename Func >
xQu|D>kv87 struct func_return
JI5o~;}m {
t@qf/1 template < typename T >
9=>fx struct result_1
QhZg{v[d {
vV}w>Ap[ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
k8w\d+!v } ;
8z#Qp(he F^u12R) template < typename T1, typename T2 >
>NKJ@4Y struct result_2
m\`>N_4*9 {
e2O6q05 ?Q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
WA`A/`taT } ;
:-1|dE)U } ;
R/hIXO ~lw9sm*2v2 *S.U8;*Xj 最后一个单参数binder就很容易写出来了
5?7AzJl> @j/2 $ template < typename Func, typename aPicker >
&?@C^0&QV class binder_1
S[Du
> {
}D#:NlMp Func fn;
DzAZv/h76 aPicker pk;
;V}:0{p public :
"h sT^sy R /+$ : template < typename T >
v-1}&K struct result_1
R=z]) {
9ddrtJ] typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
)E}v~GW.+ } ;
QKG3>lU 3Qy@^" template < typename T1, typename T2 >
q)k:pQ struct result_2
KNVu[P)rv {
%_OjmXOfe typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^#Ii=K-[^ } ;
<u64)8' T}#iXgyx binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Hb)FeGsd). w'
7sh5 template < typename T >
/{^k8
Q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`z|0O {
n Nt28n@ return fn(pk(t));
~non_pJ }
bKQho31a'
template < typename T1, typename T2 >
M-o'`e' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
WMB%?30 {
2*:q$ c return fn(pk(t1, t2));
aGD< #] }
C96/ } ;
N,(! w*qj0:i5as ]S6Gz/4aV+ 一目了然不是么?
?KC(WaGJQ 最后实现bind
x)PW4{3qR Tuln#<: 5n@YNaoIb template < typename Func, typename aPicker >
UqP{Cyy{ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
]\(8d[4 {
s4|\cY`b- return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
7r:h_r- }
'~[8>Q> 5J5?cs-! 2个以上参数的bind可以同理实现。
w#"\*SKK 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。
XNz+a|cF "aJHCi~l 十一. phoenix
UL+Txc Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
6D;N.wDZ SVCh!/qe\ for_each(v.begin(), v.end(),
p*
>z:= (
}3(!kW do_
)Qbd/zd\U [
XqTguO' cout << _1 << " , "
G/_IY; ]
"=h1gql' .while_( -- _1),
xcB\Y:
cout << var( " \n " )
vSgT36ZF )
7Uenr9)M );
t<H"J__& At Wv9 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:
@*6fEG{,q 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
\x<8 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
g) X3:=[' 那么我们就照着这个思路来实现吧:
/fI}QY1 1dH|/9 ^? fOccfQ{ template < typename Cond, typename Actor >
uFkl^2 class do_while
(@?mm {
VBhUh~:Om Cond cd;
oTw!#Re) Actor act;
F? #3 public :
DHO]RRGV template < typename T >
mQ[$U struct result_1
<FT7QO$I {
yJA~4 typedef int result_type;
+}:Z9AAMy } ;
S$mv(C !=[Y yh do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
q}{E![ZTu ) c@gRb~ template < typename T >
tLE8+[
SU typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1.3#PdMR, {
q
W(@p` do
M:+CW;||! {
,-UF5U act(t);
KOcB#UHJ }
H/,KY/>i while (cd(t));
eaw!5]huu return 0 ;
^m\o(R }
Kd\0nf6 } ;
LmrdVSs_ &.A_d+K& wi2`5G6|z 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
^z?b6kTC 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
(v]%kXy/G 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
3?93Pj3oPt 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
3[m~-8 下面就是产生这个functor的类:
@r"\bBi mqSVd^ Oa[ template < typename Actor >
%|-N{> wKy class do_while_actor
|XyX%5p* {
QPlU+5Cx Actor act;
i<QDV
W9 public :
`4"8@>D do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
W}(A8g#6 jPh<VVQ$@ template < typename Cond >
i
;FKnK picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
THrLX;I } ;
,KY;NbL-Jp k8gH#ENNK &#p1ogf: 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
At7!Pas#@g 最后,是那个do_
omG2p &Vlno* eg[EFI.h class do_while_invoker
(:oF\ {
>AJ/!{jD* public :
QkrQM&Im template < typename Actor >
V?mP7 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
+=tdgw/ {
8}QM~&&. return do_while_actor < Actor > (act);
_>gz& }
!0{SVsc) } do_;
]kj^T?&n. {*xE+ | 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
4^7 v@3
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
o}N@Q-i gq 最后来说说怎么处理break和continue
!(d]f0 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。
%YG?7PBB 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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