一. 什么是Lambda
zl>l.zJ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
qp(F}@ 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,
#4(/#K 1j =*q|568 lVywc:X 4\HB rd#P class filler
h&7]Bp {
[3a-1, public :
o0- 7# 2 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
AL.zF\? } ;
/o=V
( LGN,8v<W( =d/\8\4 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:
"ei*iUBN: (>qX> CPq{M.B <!.'"*2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
-b>"2B? 8uyUvSB I)~&6@Jn 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
15Vb`Vf`N #C?T ^7`"wj14 0_HdjK 二. 战前分析
2e}${NZN 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
9I>+Q& 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
Q]_3 #_' zr9o ,s'78Dc$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
KWU
~QAc /* --------------------------------------------- */
&Z682b$ vector < int *> vp( 10 );
<uP> transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
8y}9X v /* --------------------------------------------- */
DXlP(={* sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
E3gR%t /* --------------------------------------------- */
e";r_J3w int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
U;n$ /* --------------------------------------------- */
7%Zl^c>q for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
4!Ez#\ /* --------------------------------------------- */
wiWpzJz for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
s8| =1{ so|5HR| F_ ~L&jHP =z'w-ARy 看了之后,我们可以思考一些问题:
i^ 9PiP|U 1._1, _2是什么?
v}hmI']yf 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。
Dm/# \y3 2._1 = 1是在做什么?
eqcV70E8cK 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。
%dTkw+J 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。
66<3zadJZU SCk2D!u ~U&,hFSPY 三. 动工
&6A'}9Ch 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
RQI? \?o ~\tI9L?|A -;_`>OU{ ` bd template < typename T >
>9c$2d|> class assignment
]!J 6S.@#+ {
@SA*7[?P T value;
OKfJ public :
8~?3: IZ assignment( const T & v) : value(v) {}
yc5C`r +6 template < typename T2 >
4 vwa/? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
>{i/LC^S } ;
xwa5dtcng ;crQ7}k ;bVC7D~~4w 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
ig:/60Z 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
]gYnw;W$ 2Yt#%bj7^ 5EDN 9?a W
B)<B class holder
k"|4
LPv[ {
'3Yci(t+ public :
I|lz;i}$ template < typename T >
Z~{0XG\Y assignment < T > operator = ( const T & t) const
2g1[E_? {
/5Wy)- return assignment < T > (t);
a'w~7y!} }
R6HMi#eF } ;
<}-[9fW Pg"
uisT#> brJ_q0@ 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:
O(;K]8 hK9Trr wau static holder _1;
N2uxiXpQZ= Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
knX0b$$ 6>v`6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Vu '/o[nF> 而不用手动写一个函数对象。
pv&:N,p ~H/|J^ J yiGq?WA7 naCPSsei 四. 问题分析
^,')1r, 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。
24"Trg\WK[ 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。
tLe!_p) 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Q=J"#EFs 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
!7!xJ&/V 下面我们可以对这几个问题进行分析。
8;;!2>N uZ( I|N$ 五. 问题1:一致性
H];|<G 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?|
R*IO%9O 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
A_1cM#4 ?-0k3 struct holder
%)T>Wn%b]v {
S?n k9T+ //
%o9@[o
.] template < typename T >
?F20\D\V T & operator ()( const T & r) const
aO('X3? {
w\k|^ return (T & )r;
C
J S }
_x 'R8/ } ;
pkpD1c^ <m9hM?^q 这样的话assignment也必须相应改动:
xy$73K6 b'Qia'a% template < typename Left, typename Right >
1eQ9(hzF class assignment
Sj;B1& {
[hA%VF.9 Left l;
"l!WO`.zp= Right r;
#pP4\n-~hU public :
F<q'ivj:w assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
m\`dLrPX4j template < typename T2 >
zF6R\w T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
1o)@{x/pd } ;
;hGC.}X R;&C6S 同时,holder的operator=也需要改动:
By {zX,6' A<l8CWv[ template < typename T >
jZeY^T)f" assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
tGnBx)J| {
#pu6^NTK return assignment < holder, T > ( * this , t);
!!Z#'Wq }
4s nL(( =LV7K8FSd 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
tAFKq>\ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
)&]gX w2!G"oD return l(rhs) = r;
n4Nb,)M 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
R06L4,/b 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
)I'?]p< C( 8i0(1 template < typename Tp >
W[BZ/ class constant_t
)=l~XV {
"a))TV%N const Tp t;
1oD,E!+^d public :
E8g Xa-hv constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
GL$!JKWp template < typename T >
c7Sa|9*dR const Tp & operator ()( const T & r) const
b/'{6zn {
3~Od2nk(x return t;
uc!j`G*] }
V(_OyxeC{2 } ;
`s5<PCq
WV&T 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
H,`F%G#!`q 下面就可以修改holder的operator=了
lxb+0fiN P'.MwS template < typename T >
.zQ:u{FT assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
)9F-h8
&" {
%jz]s4u$5j return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
0fwmQ'lW( }
LVKvPi m3W:\LTTp 同时也要修改assignment的operator()
ST$~l7p )3# gpM template < typename T2 >
Fw5|_@&k T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
_+PiaJ&' 现在代码看起来就很一致了。
/a.4atb0 ?q a 六. 问题2:链式操作
|{W4JFKJ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
ly"Jl8/< 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。
lM1~K 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。
CXt9 5O? 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。
Qt` hUyL 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
#HFB*> p=%Vo@*] template < typename T >
HS> (y2}' struct result_1
!/]F.0 {
>qj.!npQD typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
K~'!JP8@ } ;
x|4m*>Ke
0_'(w;!wq: 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:
m,}0p MU6|>{ template < typename T >
X`i'U7%I struct ref
vD<6BQR {
"fK`F/ typedef T & reference;
Uytq,3Gj6 } ;
sd4eJ template < typename T >
X`#,*HkK struct ref < T &>
oSVo~F {
@>`+eg][?P typedef T & reference;
<vMna< /d } ;
K$v
SdpC rEz-\jLD~ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
+8qtFog$\g o6`4y^Q{/ template < typename T >
c%1k'Q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
%Aaf86pkp {
;fomc< return l(t) = r(t);
.EeXq}a[ }
U%%fKL=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。
x/~qyX8vo 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
cUW>`F(S _)|_KQQu 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
BGM5pc (ei _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
.*XELP=BT _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
EUBJnf:q +5 调用divide的对象返回一个add对象。
CTawXHM 最后的布局是:
Q{%2Npvq Add
dRwOt / \
@z
$,KUH Divide 5
(w4w / \
y8} fj= _1 3
WgHl.
:R 似乎一切都解决了?不。
m$N`Xj 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。
+c)"p4m 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。
`=m[(CLb 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:
u#(&
R"6 6cR}Mm9Hx3 template < typename Right >
xPBSJhla assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
(al.7VA;9 Right & rt) const
$+(Df|) {
b#ga return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$cl[Qcw }
&O|!w& 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
lMkDLobos 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。
V|6PKED 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。
d)@Hx8 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。
D#%aow'(7 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。
8:#\g 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?
9Z?P/
o 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:
5>9KW7^L .II*wKk template < class Action >
:Y? L* class picker : public Action
BdWRm= {
(<M^C>pldf public :
j^4KczJl picker( const Action & act) : Action(act) {}
zk6al$3R // all the operator overloaded
RYhaQ&1i } ;
)"( ojh 8aDSRfv* 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。
,m4M39MWJ 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:
$}&r.=J". cnJL*{H<2 template < typename Right >
'5^$v{ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
g/*x;d= {
m(2(Caz{ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
6d4e~F }
Om%HrT 9NUft8QB Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
2bJqZ,@ 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。
Lj]I7ICNh .&z/p3 1 template < typename T > struct picker_maker
4)]w"z0Pc {
mT]+wi& typedef picker < constant_t < T > > result;
8]SJ=c"}Xf } ;
$? 'JePC template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
'*4>&V.yX {
Iw07P2 typedef picker < T > result;
@B.;V=8wJ } ;
Tbf@qid e 8(AI|"A"- 下面总的结构就有了:
|aAu4 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
oAnNdo picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
A/bxxB7w picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
VV_Zrje 至此链式操作完美实现。
ioIOyj OO7sj@ 7!-3jU@m 七. 问题3
kzky{0yKk= 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
%:jVx 2X];zY template < typename T1, typename T2 >
2/*F}w/ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|6qxRWT" {
I
JPpF` return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
o0yyP,?yh }
sObH#/l` 7z.(pg= 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
KOQiX?' Z.Otci> J template < typename T1, typename T2 >
{c
82bFiv struct result_2
C]X:@^Hy {
"7w~0?} typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
jwP}{mi* } ;
;q=0NtCS=4 q+j.)e 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
s=[Tm}[ 这个差事就留给了holder自己。
uq/z.m Sio> QL Y ,^Cl?\9" template < int Order >
Nu/D$m'PY class holder;
o+NPe36 template <>
_oV;Y`_ class holder < 1 >
z XI [f {
\hlQu{q. public :
7g* "AEk template < typename T >
/]xu=q2 struct result_1
Ffvv8x {
S_Tv Ix/7& typedef T & result;
X2RM*y| } ;
/0S2Omh template < typename T1, typename T2 >
k`j>lhH struct result_2
zC@ ziH>{] {
4t C-msTf typedef T1 & result;
dkHye> } ;
/J0YF
template < typename T >
i8h(b2odQ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
r>>4)<C7J {
S.: m$s return (T & )r;
U@;W^Mt }
eT(/D/jan template < typename T1, typename T2 >
r Jo8| typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
`[OJ)tHE {
ZWtlO P#] return (T1 & )r1;
/w!!jj^ }
8fG$><@ } ;
bqo+b{i\ O#}d!}SIp template <>
qdM=}lbc class holder < 2 >
gs xT {
Q3@MRR^tY public :
k$ya.b<X/ template < typename T >
}3b3^f struct result_1
b I%Sq+"} {
pBZf=!+E typedef T & result;
2qA"emUM } ;
*A^j>lV template < typename T1, typename T2 >
S=
NG J0 struct result_2
31y>/*} {
x4_xl
. typedef T2 & result;
>5O#_? } ;
zeC@!,lH template < typename T >
Z(|@C(IL0\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
mQbpv'N {
Mk3~%` return (T & )r;
IIZu&iZo\ }
wsfN \6e template < typename T1, typename T2 >
zL^`r)H typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Ky r3)1#J {
O_E\(So return (T2 & )r2;
n?UFFi+a }
Gp l } ;
OI8Hf3d= =do*( ZaNZUVBh 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> >。
kVqRl%/3Tb 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
f;PPB@ :`$ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
~.:9~(2; Tz`O+fx& return l(i, j) = r(i, j);
!ek};~( 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
%(P\"hE' 6'F4p1VG*I return ( int & )i;
eU*0;# return ( int & )j;
WR;) 最后执行i = j;
Gz_[|,i 可见,参数被正确的选择了。
ym]12PAU5 5PcN$r"P KTmduf7DL Ar;uq7c,G q2$-U& 八. 中期总结
]_hrYjX; 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:
>*wF~G*k 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Mnv2tnU] 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
w !5@PJ)~U 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
D*nNu]|j .uoQ@3 7A@iu*t t+H=%{z \{GBaMwG~ vMlT 九. 简化
g?9IS,Gp 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。
rUz-\H(- 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
doX8Tq 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:
FX
yyY-(O 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
2 &(w\#' +-*/&|^等
8V08>M 2. 返回引用。
!5wuBJ0 =,各种复合赋值等
mY'c<>6t 3. 返回固定类型。
c; MF 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
&*e( 4. 原样返回。
q!qOy/}D operator,
TV['"'D&i 5. 返回解引用的类型。
6-+q3#e operator*(单目)
`pTCK9 6. 返回地址。
p'fD:M: operator&(单目)
(v@)nv]U 7. 下表访问返回类型。
rsGQ
:c operator[]
1Z$` }a 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
MB"TwtW operator<<和operator>>
} 5nVZ; h,!#YG@> OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
?x\tE] 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
V~~4<?=A 6F)^8s02h template < typename Left >
: g+5cs struct value_return
f)b+>! {
eF06B'uL template < typename T >
X9S`#N struct result_1
PL}c1Ud {
H?a1XEY/ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
`Vf k.OP } ;
&|
guPZ dln1JZ! template < typename T1, typename T2 >
qx;8Hq(E[ struct result_2
Nj^:8]D)0 {
..=WG@>$+ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
{~y,.[Ga } ;
#86=[*Dr } ;
|l#<vw
wE s{:l yp f7y3BWOi] 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
p3q
>a< &$V&gAN 下面我们来剥离functor中的operator()
@,i_Gw) 首先operator里面的代码全是下面的形式:
ulAOQGZ D00v"yp%% return l(t) op r(t)
)b7 ;w#%q return l(t1, t2) op r(t1, t2)
[WXa]d5Y return op l(t)
+k<0:Fi return op l(t1, t2)
#<k L.e[ return l(t) op
_Xe"+ return l(t1, t2) op
N0POyd/rL return l(t)[r(t)]
y~'h/tjM@= return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
"+{>"_KV qZwqnH 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
|~d8j'rt 单目: return f(l(t), r(t));
W)z@>4`Bb return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
N\nxo0sl 双目: return f(l(t));
HVLj(_
A return f(l(t1, t2));
gbvMS*KQz 下面就是f的实现,以operator/为例
_B6W:k|-7l S@^o=B]] struct meta_divide
; VH:dg {
~e; 2gm template < typename T1, typename T2 >
:+?w> static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
bSvr8FY3d {
.kf FaK return t1 / t2;
AL{r/h }
5fjL } ;
];
Z[V HD~o]l=H 这个工作可以让宏来做:
ODFCA.
t l+XTn;cS #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
3X:)r< template < typename T1, typename T2 > \
j#rj_ uP static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
?K!^[aO}= 以后可以直接用
ZFFKv DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
De^Uc 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
2AdO (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
)C&'5z VOkSR6 >[r ,X$] 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
T)lkT? A V]7l}- template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
LM2S%._cj; class unary_op : public Rettype
es!>u{8) {
={G0p=~+,p Left l;
aESlbH public :
FnWN]9 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
i}=n6
]y\Wc0q template < typename T >
C-tkYP
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
12o6KVV^x {
,TlYQ/j%h return FuncType::execute(l(t));
aQHB }
G/N 1[) #t< template < typename T1, typename T2 >
:ZsAWe{%,J typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zFm:=,9 {
$i|d=D&t return FuncType::execute(l(t1, t2));
1{-yF :A }
"L&84^lmf } ;
&HB!6T/ t|?eNKVV9' $nqVE{ksV 同样还可以申明一个binary_op
MG:eI?G/' RMs+pN<5 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
w`_"R6 class binary_op : public Rettype
[79iC$8B| {
~s2la~gu Left l;
:YCB23368" Right r;
9?tG?b0 public :
|a!]Iqz"N binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
V.}3d,Em%] ")Qhg-l template < typename T >
8}K4M( typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"0aJE1)p: {
']U<R=5T$ return FuncType::execute(l(t), r(t));
*h
M5pw }
Eg(.L,dj M
\UB
r4 template < typename T1, typename T2 >
zuS4N?t`p typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,}/6Za {
x7!gmbMfK' return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
w >w zV=R }
|3G;Rh9w, } ;
tt A'RJ W
H%EC$ H,EGB8E2 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
^&KpvQNW_ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
uxlrJ1~M DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
-5Oy k, 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。
Ch_eK^ g1 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
SBg|V 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。。。
3z% W5[E) 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
>%LY0(hY3 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)
(_=R<: 下面是修改过的unary_op
NUFW
SL> "KgNMNep template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
M9~6ry-_ class unary_op
Lk.tEuj=82 {
9V|)3GF Left l;
ZF@$3 [l}H%S public :
RZ|M;c !8&EkXTw, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
3_"tds <L \_x~lRqJJ template < typename T >
9.B gsV . struct result_1
z9E*1B+ {
QUDpAW typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
SqZ .}s } ;
:eIQF7- {E0\mZ2 template < typename T1, typename T2 >
xnHB
<xrE} struct result_2
S6Y:Z0 {
*T~b
ox typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
_9'hmej } ;
0U8'dYf Yl=-j template < typename T1, typename T2 >
FKUo^F?z typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qkqtPbQ 7 {
^^F 8M0k3 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Q%524%f$ }
SgssNv {yDQncq'^ template < typename T >
;*0nPhBw0> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
iH~A7e62OZ {
GWLdz0`2_ return OpClass::execute(lt(t));
2A:&Cqo }
'bsHoO 56Z } ;
n(|rs \(--$9 UD.ZnE{" 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
Uf
MQ?(, 好啦,现在才真正完美了。
{rK]Q! yj 现在在picker里面就可以这么添加了:
O<#8R\v Mdh]qKw
template < typename Right >
:@a0h picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
b I`JG:^b {
,SNt*t1" return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
v+}${h9 }
ooBBg@ 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。
<sw=:HU HA7%8R*.2i sT "q] 'Ebjn>" 9gglyoZ% 十. bind
D[}^G5 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。
7WUvO 先来分析一下一段例子
.<Jv= Go^TTL \WbQS#Z9 int foo( int x, int y) { return x - y;}
y. 1F@w| bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
y/kB`Z(Yj bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
dsj}GgG?Z 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。
=FI[/"476 我们来写个简单的。
k{=dV 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
k<MQ 对于函数对象类的版本:
G
"!v)o U^BM 5b template < typename Func >
0
x' d^ struct functor_trait
;<thEWH;Y {
8ZqLGa] typedef typename Func::result_type result_type;
aWH } ;
%4Qs|CM)m 对于无参数函数的版本:
<VQ)}HW;k k3nvML,bv template < typename Ret >
ZO%iyc% struct functor_trait < Ret ( * )() >
PHEQG]H S {
Ir5|H|b< typedef Ret result_type;
Cl!(F6K* } ;
GBWL0'COV 对于单参数函数的版本:
s;=C&N5g K)se$vb6 template < typename Ret, typename V1 >
#p55/54ZI struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
%+Y wzL{ {
3fB]uq+eD% typedef Ret result_type;
w=n(2M56C } ;
J|DZi2o 对于双参数函数的版本:
%2\tly!{ % j*Pq<[~ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
%D8.uGsh struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
'6WS<@%} {
'
|B3@9< typedef Ret result_type;
{jmy:e2 } ;
,7c Rd }1Y 等等。。。
e0(aRN{W 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
qP<D9k> _oCNrjt9 template < typename Func >
EY<"B2_% struct func_return
.(.< {
6h,!;`8O template < typename T >
~IjID struct result_1
|\?u-O3 {
LybaE~=
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
X~c?C-fV } ;
H~nZ=`P9& UO@K:n template < typename T1, typename T2 >
z'& fEsjy struct result_2
Y$\|rD^f {
)"6-7ii7(f typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
t4G$#~ } ;
#Gg^QJ* } ;
Zx_^P:rL _UPfqC ? JHvev,#4 最后一个单参数binder就很容易写出来了
G%t>Ll``C j;Z?q%M{6 template < typename Func, typename aPicker >
7g(Z@ class binder_1
CssE8p>"F {
z<vh8dNl Func fn;
U|%}B( aPicker pk;
#IM.7`I public :
CCe>*tdf ZDbe]9#Xh template < typename T >
z_fjmqa? struct result_1
{#k[-\|; {
qE8aX*A1/ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
p ZTrh&I] } ;
-R:_o1" ?V^7`3F template < typename T1, typename T2 >
~;#}aQYo struct result_2
4$pV;xV {
E6 -*2U)k+ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
0zB[seyE } ;
WJnGF3G> V)>?[ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Bso#+v5 ?e<2'\5v template < typename T >
Wq1 jTIQ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MkPQ@so {
+wmG5!%$| return fn(pk(t));
CC`_e^~y=F }
YiDO V) template < typename T1, typename T2 >
?Z7QD8N
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Oti*"dV\:: {
_b~{/[s return fn(pk(t1, t2));
Q7$o&N{ }
_Ns EeKU } ;
D![v{0 er Qw}1q!89 2+
cs^M3 一目了然不是么?
EyE#x_A 最后实现bind
RDp "+ou!YK+ ^!&6=rb template < typename Func, typename aPicker >
TQF+aP8[L picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
;mG*Rad {
PC#^L$cg} return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
l[38cF }
=Xh)34q LKu\M h| 2个以上参数的bind可以同理实现。
3N2dV6u 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。
U%nkPIFm P2-&Im`+ 十一. phoenix
6QX m]<
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
lD/9:@q\V J~k9jeq9 for_each(v.begin(), v.end(),
F~mIV;BP (
KhHFJo[8sf do_
uw}Rr7q [
CJ
:V %| cout << _1 << " , "
p+h$]CH ]
>X*tMhcb .while_( -- _1),
9{toPED cout << var( " \n " )
Q5+1'mzAB )
w7V\_^&Id );
HeRi67 pjWRd_h. 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:
a#YK1n[! 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
>NRppPqL operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Xu] ~vik 那么我们就照着这个思路来实现吧:
[0 F~e _QPqF{iI k6(7G@@} template < typename Cond, typename Actor >
oN7SmP_ class do_while
8h=t%zMSb {
$Habhw Cond cd;
$C4~v Actor act;
a5D|#9 public :
l|P"^;*zq template < typename T >
95l)s], struct result_1
.uuhoqG0 {
vrnvv?HPrR typedef int result_type;
Hr|f(9xA } ;
UVo`jb|>
o u_(~zs.N] do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
,i2- :<QknU}dwy template < typename T >
X3.zNHN5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|&; ^?M {
O=B=0 do
Pe`(9&iT. {
k^J8 p#`6 act(t);
IDohv[# }
Ep7MU&O0iK while (cd(t));
uzYB`H< return 0 ;
#-/W?kD }
"r9Rr_,
> } ;
yPN '@{ 5# 3:)z+#Uk6 d>QFmsh- 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Ds9)e&yYrb 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。
DB'v7
Ij0 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。
0U '"@A
\ 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。
H QqFrR
下面就是产生这个functor的类:
%B s. XW, ]G/m,Zv*: ,;k+n) template < typename Actor >
UcRP/LR%C class do_while_actor
dSM\:/t {
&V].,12x Actor act;
~k"+5bHa* public :
/9`4f " do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Qb536RpcTY -+R,="nRQ template < typename Cond >
NR4+&d picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
J4Gzp~{ } ;
YQBLbtn6( p~D}Iyww1_ q m3\)9C 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
w"hd_8cO 最后,是那个do_
(b&g4$!x&5 Gm~([Ln{ R9XU 7_3B class do_while_invoker
+VIA@`4 {
Ak'=l; public :
inut'@=G/ template < typename Actor >
1`cH
E Aa do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
x#1Fi$. {
D#;7S'C return do_while_actor < Actor > (act);
TnrBHaxbo4 }
0TU3
_;o } do_;
H$![]Ujq WAu>p3
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
l;-Ml{}|0 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
\Kl20? 最后来说说怎么处理break和continue
9"~ FKMN 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。
6v`3/o 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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