一. 什么是Lambda
@(P=Eh 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
t8^m`W 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,
Z_\C*^ ?JL7=o
X J=.`wZQkS $^u}a class filler
go+Q~NV {
UobyK3.% public :
H|cNH= void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
85EQ5yY } ;
#%J5\+ua OD']: $$:ZX 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:
BCe_@ *:i1Lv@ VG/3xR&y UhIDRR for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
K)TrZ 2 ~|wbP6</:- E\gim<] 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
\{Q?^E S+TOSjfis zP6.xp3 nG_6oe*=I 二. 战前分析
=^H4 Yck/5 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。
eZ"1gYqy 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
Bgmn2- iC
iZJ" RwS@I/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Y>jiXl?&
/* --------------------------------------------- */
"c}@V*cO<d vector < int *> vp( 10 );
5*[2yKsTi transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
7ugZE93! /* --------------------------------------------- */
O;7)Hjw t sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
f|u#2!7 /* --------------------------------------------- */
7JSNYTH int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
=^
T\Xs;GK /* --------------------------------------------- */
P{Q=mEQ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
FKe, qTqa /* --------------------------------------------- */
s; UH] for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
PRNoqi3sY ~ %B<
v]B
L[/4 ;S xFp 看了之后,我们可以思考一些问题:
gm9mg*aM 1._1, _2是什么?
yV)la@c 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。
DcSnia62f 2._1 = 1是在做什么?
?5kHa_^ 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。
=2w4C_ 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。
pm{|?R eAPXWWAZJ1 ~
ihI_q" 三. 动工
,vW:}&U 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
pLv$\MiZ ;-UmY}MU 9n}p;3{f !|c|o*t{ template < typename T >
QRLt9L class assignment
OT'[:|x ; {
C"IKt T value;
|lv|!]qAma public :
XD"_Iq! assignment( const T & v) : value(v) {}
G%d
( template < typename T2 >
')GSAY7 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
.f+TZDUO } ;
)E+'*e{cK %'0TXr$ 1>L(ul(qGF 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
ah~YeJp 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
,^icPQSwc 6"dD2WV/ klUQkz |<a eW|^tH class holder
IKie1!ZU{" {
cyJG8f public :
}^B6yWUN template < typename T >
9)VF 1LD assignment < T > operator = ( const T & t) const
-GLMmZJt {
pKi& [ return assignment < T > (t);
Rb3V^;i }
-.{g}R% } ;
i1RiGS 3P;>XGCxZ dK>7fy;mv 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:
trE{ FT ZcYh) HD static holder _1;
:T9<der, Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
%u;~kP|S% z2Z^~,i for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
7=(Hy\Q5xH 而不用手动写一个函数对象。
U4G`ZKv(! qY[xpm LY-2sa#B$- ? R>h ` 四. 问题分析
fU!<HDh 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
9uWY@zu 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
/> 4"~q) 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
sN5B7)Vc 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
"?mJqA 下面我们可以对这几个问题进行分析。
;qBu4'C)T T9s2bC.z55 五. 问题1:一致性
@gG<le6 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
bu51$s?B 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
IT$25ZF \}]!)}G struct holder
O`vTnrY {
Zkf0p9h\ //
DfKr[cqLM template < typename T >
FN[{s T & operator ()( const T & r) const
yeHDa+} {
VWO9=A*Y| return (T & )r;
o: ;"w"G }
0
Us5 } ;
Qqlup cYqfsd# B 这样的话assignment也必须相应改动:
~jsLqY*(+ "9n3VX) template < typename Left, typename Right >
$HJwb-I class assignment
R"K#7{p9 {
f^VP/rdg Left l;
KgR<E Right r;
8n>9;D5n public :
im @h -A]0 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
LQjsOo template < typename T2 >
yBI'djL~> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
T*KMksjxm` } ;
Z>
r^SWL 5#K4bA 同时,holder的operator=也需要改动:
%AQIGBcgL $1v&azM. template < typename T >
J(6oL assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
i'\T R|qd {
u7=U^}# return assignment < holder, T > ( * this , t);
[}&Sxgv }
>KJ+-QuO& Xn{1 FJX/ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
+!|9hF' 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
NQ6sGL k-}b{ return l(rhs) = r;
8Ac:_Zg 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
sM9+dh 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
^`G}gWBx}w l]5w$dded~ template < typename Tp >
O?|gp<=d class constant_t
f!JS= N?3 {
Qubp9C#r const Tp t;
^#sU*trr public :
QqU!Najf constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
!/wtYI-` template < typename T >
mrw=T. const Tp & operator ()( const T & r) const
*M"}z {
Y0X-Zqk' return t;
Ng_!zrx04 }
)Eo)t> } ;
K>{T_) { 53[~bwD 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
YD7Oao4:o 下面就可以修改holder的operator=了
$ ,
u+4h X*\J_ template < typename T >
#{\%rWnCm assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
F|!){=
{
1@-Ns return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
8e(\%bX }
L+q/){Dd( >:b Q 同时也要修改assignment的operator()
@/31IOIV]` OE- gC2&Bm template < typename T2 >
~Rr~1I&mR, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
3p'I5,} 现在代码看起来就很一致了。
5^x1cUB] Z+=@<i'' 六. 问题2:链式操作
5@BBoeG 现在让我们来看看如何处理链式操作。
{lc\,F* $ 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。
hzvd t 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。
`V04\05 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。
>m$ 1+30X 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
)h)]SF} (}2~<
template < typename T >
% S os struct result_1
<q@a~'Ai?! {
sL$:"= typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
)<tI!I][j } ;
S@/IQR a5TioQ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
~5oPpTAe G2T|RT$_K template < typename T >
n~V ]Z struct ref
uu>Pkfo {
@8I4[TE typedef T & reference;
:Cj OPl
} ;
(R("H/6xs template < typename T >
#%h-[/ struct ref < T &>
)z28=%g {
1waTTT?"Ho typedef T & reference;
L}pt)w*V1j } ;
W@I|Q - N <Xq]!
K- 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
z.;ez}6%V 71t*% template < typename T >
lp^<3o*1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Ev}C<zk* {
"LlfOKG return l(t) = r(t);
c$yk s }
CTZ8Da^ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
O*FUTZd( J 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
7x%R:^*4 LHo3
Niy. 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
g0["^P1tV _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
:BV6y|J9O^ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
B e0ND2oo +5 调用divide的对象返回一个add对象。
_dhgAx-H)h 最后的布局是:
#;2n;.a Add
8p:e##% / \
|}di&y@-JI Divide 5
MjC_ ( cs / \
/^#;d
UB _1 3
{C N~S*m 似乎一切都解决了?不。
4?q<e*W 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
>]vlkA( 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
2OVRf0.R~ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
)x=1]T>v"' Evg_q> template < typename Right >
Eu@huN*/ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Oagsoik Right & rt) const
c2'Lfgx4 {
&keR~~/ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
eEv@}1~ }
`ux{;4q 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
0?:} P XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
{ix?Brq/ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
9 %I?).5 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
r
w2arx 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
GkTiDm? 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
3@$,s~+ 3 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:
VoWNW jk [1{I/ template < class Action >
Zy?Hi` class picker : public Action
l:,'j@% {
?!d&E?9\ public :
E^/t$M|H picker( const Action & act) : Action(act) {}
'O_3)x5 // all the operator overloaded
gf
&Pn } ;
B][U4WJ) #(N+((): Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
D"2&P^- 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
BMG3|N^ xg;+<iW template < typename Right >
YSic-6z0Ms picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
'mFqEn {
?IqQ-C)6D return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
OuID%p"O }
ogHCt{' fPR1f~r Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
v50bdj9}k 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
"8x8UgG iXVe.n template < typename T > struct picker_maker
xqG[~)~ {
*U,@q4 typedef picker < constant_t < T > > result;
:*Z4yx } ;
4gz
H8sF template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
K<SyC54 {
( u\._Gwsx typedef picker < T > result;
%InA+5s` } ;
c4^ks&)' g"p%C:NN 下面总的结构就有了:
4~Vx3gEV: functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
=JK@z picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
g9}DnCT*. picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
/_AnP 至此链式操作完美实现。
4C61GB?Vy NV72 irFMmI b 七. 问题3
*rs5]U< 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
c1k/UcEcg~ M3c$=> template < typename T1, typename T2 >
e.7EU ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
IEsEdw]aZE {
M/>7pZW return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
hKLCJ#T }
+./H6! e,vvzso 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:
.f%fHj Wz49i9e+d template < typename T1, typename T2 >
[q)8N struct result_2
Ln')QN {
t{^*6XOcJ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Z'`gJ&6n } ;
Xqg@ e:g Ce9|=Jx! 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?
hV8[@&Sx3 这个差事就留给了holder自己。
B%)% f33 2J SPX$U5& template < int Order >
Z_};|B} class holder;
=9O^p@Q#W template <>
WM7oM~&{6 class holder < 1 >
4B =7:r {
nm5cpnNl public :
*4Thd:7 ` template < typename T >
=n5zM._S- struct result_1
8_BV:o9kL {
p{amC ;cI$ typedef T & result;
=9'RM>
} ;
9YIM'q>`v template < typename T1, typename T2 >
:~e>Ob[," struct result_2
R]c+?4J {
I5 o)_nc typedef T1 & result;
TJ_$vI } ;
X^}I-M%{m template < typename T >
,<n}W+3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
@r/#-?W {
:)wy.r;N return (T & )r;
ieDk ; }
\r;#g{
_ template < typename T1, typename T2 >
Vwg|K| typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
L[oui,}_ {
D.B.7-_8 return (T1 & )r1;
s@&`f{ }
rdl;M>0@ } ;
y I HXg# AK,J 7 template <>
4IB9,?p class holder < 2 >
lGPUIoUo {
Bn=by{i public :
f2Klt6"9 template < typename T >
mXRB7k struct result_1
}iXDa?6% {
3GaQk- typedef T & result;
5,3'=mA6 } ;
hm84Aq= f template < typename T1, typename T2 >
tX9{hC^ struct result_2
1->dMm}G[ {
jqWu typedef T2 & result;
\f]k CB } ;
a]JYDq`,3 template < typename T >
BWeA@v typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
[pC$+NX {
3c#BKHNC return (T & )r;
%+@O#P }
ypbe!Y<i] template < typename T1, typename T2 >
m!|kW{B#A typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
5L+>ewl {
oRm L
{UDZ return (T2 & )r2;
0LPig[ }
y6ECdVF } ;
Jj>?GAir NO7J!k? +6sy-<ZL: 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> >。
"Q}#^h]F 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
^ZvWR% 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
sv: 9clJ nno}e/zqf return l(i, j) = r(i, j);
hv`~?n)D66 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
N|8P) <":;+Ng+ return ( int & )i;
dbwe?ksh return ( int & )j;
hEA<o67 最后执行i = j;
I?h)OvWd 可见,参数被正确的选择了。
!^^?dRd*v ;;_,~pI?k eV2W{vuI #+:9T/*>0 %}SGl${- 八. 中期总结
0ZT5bg_M 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
MuYk};f 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
:}Xll#.,m 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
j| v%)A 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
v0
nj M Upc+Ukw j>*R]mr6 X}=n:Ql'YY <>dT64R| Sc>,lIM 九. 简化
G 3+.H 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
"9m2/D`= 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
sNj)ZWgd> 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
9i'jjN 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
;
o?-yI&T* +-*/&|^等
9E
zj" 2. 返回引用。
j5K]CTz# =,各种复合赋值等
Hc!
mB 3. 返回固定类型。
B( ]M& 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
i'a?kSy 4. 原样返回。
cGtO
+DE operator,
ta35 K" 5. 返回解引用的类型。
DwaBdN[!7 operator*(单目)
OglEt[ " 6. 返回地址。
n)L* operator&(单目)
X>d"]GD 7. 下表访问返回类型。
Q;[,Q~c[u operator[]
Z,RzN5eN 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
O,J>/
operator<<和operator>>
8J=?5 .Obw|V- OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
udxFz2>_l$ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
$&y%=-] | T?:Rdo!:u template < typename Left >
u5O+1sZ"6 struct value_return
GS0;bI4ay {
o}$XH,-9& template < typename T >
aK&b{d struct result_1
j K!Au {
Ozw;(fDaU typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
t`WB;o! } ;
NhfJ30~ rx $mk template < typename T1, typename T2 >
r#+d&.| struct result_2
?p9VO.^5 {
fdxLAC typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
1QqYQafA } ;
8B7cBkl: } ;
+vYoB$! u6M.' g$7{-OpB 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
!;EjB*& Fgk ajig 下面我们来剥离functor中的operator()
[OjF[1I)u 首先operator里面的代码全是下面的形式:
N96jJk !,l9@eJQ return l(t) op r(t)
m#8m] Y return l(t1, t2) op r(t1, t2)
c|lu&}BS return op l(t)
?Y)vGlWDW< return op l(t1, t2)
@.osJ}FxA return l(t) op
oeKHqP wg return l(t1, t2) op
K\>tA)IPSV return l(t)[r(t)]
kd=GCO return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
__`*dL>* }XZ'v_Ti 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
iDN;m`a 单目: return f(l(t), r(t));
m$`RcwO return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
6Se?sHC> 双目: return f(l(t));
f_wvZ& return f(l(t1, t2));
a#^B2 下面就是f的实现,以operator/为例
sJ#4(r` /|r^W\DV&x struct meta_divide
=7-9[ { {
e8y;.D[2 template < typename T1, typename T2 >
~hZ"2$(0
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
-mC0+}h {
w3#Wh|LQ- return t1 / t2;
kUq=5Y `D }
W!%]_I!&K } ;
` BDLW%aL QBtnx[ 这个工作可以让宏来做:
l=]cy-H aY3^C q(r #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
1)9sf0LyU template < typename T1, typename T2 > \
j;']cWe static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
]P#XVDn+; 以后可以直接用
H70LhN DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
8j Mk)- 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
H]Cy=Zi" (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
P6E3-?4j
gG
uZ8:f <!L>Exh&r 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
bQE};wM, k xP-,MD template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
gfX\CSGy class unary_op : public Rettype
[!!o-9b {
`o<'
x.I Left l;
|B.0TdF public :
_= +V/= unary_op( const Left & l) : l(l) {}
,pqGX3 =6woWlf b template < typename T >
F4It/ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
W^fuScG)c {
F\fWvXdW return FuncType::execute(l(t));
4/mig0"N. }
>^%7@i:@U S7=Bd[4 template < typename T1, typename T2 >
q+P|l5_
t typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
aT_&x@x {
8S>&WR%jH] return FuncType::execute(l(t1, t2));
KQacoUHrK? }
e:DkGy`-s } ;
&L#UGp$, .zS?9MP 8*8Zc/{ 同样还可以申明一个binary_op
pF&(7u pcau}5 . template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!g Z67 class binary_op : public Rettype
thV>j9' {
b}0,\B% Left l;
OTMJ6)n7 Right r;
_8"O$w public :
0QPH}Vi5} binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
szsk;a 7#@cz5Su template < typename T >
S?RN?1 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3mYiQ2 {
gfsI6/Y return FuncType::execute(l(t), r(t));
EG0WoUX| }
u1t%(_h $SM#< @ template < typename T1, typename T2 >
$tz;<M7B typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
XID<(HBA"! {
|3F02 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
A6GE,FhsG }
+u!0rLb } ;
XS`M-{f` s >e=?W Wi[ ~fI8^! 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
"J+3w 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
20vXSYa~ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
g) p,5BADm 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
SxdE?uCUS 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
(ohq0Y 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
n3}!p'-CC 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Of{/t1o? 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
KC(xb5x
Y 下面是修改过的unary_op
NLS%S q /3eKN template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
8CnRi class unary_op
an4GSL {
@7n/Q( Left l;
@kk4]:,w ojQI7 Uhw public :
H,+I2tEs H2Z1TIh unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]?3un!o3o zXv3:uRp. template < typename T >
e_s&L,ze struct result_1
!,[C]Q1 {
qtiz a~u typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
4!+pc-}- } ;
_/Gczy4)# V6t,BJjS template < typename T1, typename T2 >
Xv<B1 struct result_2
uwa~-xX6 {
vJ\pR~? typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
N` aF{3[ } ;
b7 !Qn} r`AuvwHPs[ template < typename T1, typename T2 >
RE=` typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2kdC]|H2? {
nA
P.^_K return OpClass::execute(lt(t1, t2));
L,mQ
}
Eq$&qV-?( w4W_iaU template < typename T >
vz^<YZMu typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q-]`CW]n {
*H?!;u=8 return OpClass::execute(lt(t));
_@
*+~9%8p }
wNQ*t-K p3]_}Y
D[# } ;
#+$G=pS'v ?*?RP)V sXi=70o 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
mjWU0Gh%* 好啦,现在才真正完美了。
~=8uN< 现在在picker里面就可以这么添加了:
{Zh>mHW3 G
16!eDMt template < typename Right >
6&bY} i^K picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
w=^`w:5X {
w QNxL5B return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Bn61AFy` }
,hq)1u 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
AZa6Cw d+X}cq= Kw8u`$Ad7 A|L 8P slg ]#Dy 十. bind
HPb]Zj 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,%C,*)Cg 先来分析一下一段例子
Hir Fl D8>enum EI_ int foo( int x, int y) { return x - y;}
@y82L8G/ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
wY~&Q}U bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
,WJH}(h"D 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。
io#&o;M< 我们来写个简单的。
TjHwjRa 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
,0E{h}( 对于函数对象类的版本:
ZQ_xDKqRV z)z{3rR|PW template < typename Func >
ccLq+a| struct functor_trait
-1ce<nN {
]u4Hk?j~< typedef typename Func::result_type result_type;
K_2|_MLlZ } ;
EL8NZ%:v: 对于无参数函数的版本:
yaG= j 2RN)<\ P template < typename Ret >
&Y
4F!Rb struct functor_trait < Ret ( * )() >
^5A
t?I8 {
:WSDf VX typedef Ret result_type;
AX= 1b,s } ;
3t<a $i 对于单参数函数的版本:
Y`o+XimX qTAc[Ko template < typename Ret, typename V1 >
~mO62(8m struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
ep=qf/vd< {
~=KJzOS,S typedef Ret result_type;
0pJ
":Q/2) } ;
ZTU&,1Y ; 对于双参数函数的版本:
rAs,X ;Ra+=z}> template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
_R.B[\r@ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
8F:e|\SB# {
HcedE3Rg typedef Ret result_type;
6_d.Yfbq } ;
wKi^C8Z2 等等。。。
u1z 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
mwY
IJy[ {X[ HCfJd template < typename Func >
Ux#x#N struct func_return
Qt,M!i, {
HAv{R!* template < typename T >
"=6v&G]U4 struct result_1
E\IlF 6 {
!'j?.F$} typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
u`olW%C/T } ;
yuDZ~0]R >~`r:0', template < typename T1, typename T2 >
%e`$p=m struct result_2
5Q 'i2*j {
zfwS typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
&BtK($ } ;
\EKU*5\Hp> } ;
CBDG./ {5d9$v7k4 Xe#K{gA 最后一个单参数binder就很容易写出来了
(`6T&>(4 FJ % template < typename Func, typename aPicker >
_>=L>* class binder_1
f{"8g"[[)( {
'Fs)Rx}\0 Func fn;
KAsS[ aPicker pk;
*1 G>YH public :
p_UlK8rb @&]#uRl|[ template < typename T >
<L{(Mj%Z struct result_1
8ZCo c5 {
[tg^GOf ' typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
S a4W` } ;
WHAQu]{ HLBkR>e template < typename T1, typename T2 >
?%VI{[y#> struct result_2
Ov#=]t5 {
I+!:K|^ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
$t5V=}m> } ;
P
i Fm| Fbu5PWhlc binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
RN)dS>$ :> & fV template < typename T >
<\0vR20/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Cn>ADWpT& {
e5.h ? return fn(pk(t));
K9vIm4::d$ }
*]h`KxuO template < typename T1, typename T2 >
}hYZ"
A~ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u7xDau(c {
A].>.AI return fn(pk(t1, t2));
})w*m }
7HVZZ!>~ } ;
kGL1!=> l ^d[EL+ .TE?KI
一目了然不是么?
R/^u/~< 最后实现bind
`+t.!tv! l~D N1z6` >6oOZbUY0 template < typename Func, typename aPicker >
|A%<Z( picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
:QWq"cBem {
J*l4|^i< return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
H33i*][H }
Ne$"g[uFU ?=VOD #) 2个以上参数的bind可以同理实现。
p~ .8\bI= 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。
hoT/KWD, .))v0 十一. phoenix
+525{Tj Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
@Kf_z5tm: hLDA]s for_each(v.begin(), v.end(),
XyMG.r-, (
t8+_/BXv do_
k<RZKw Qc [
H'MJ{r0, cout << _1 << " , "
MG /,== ]
tTN?r 8 .while_( -- _1),
Dfd-^N!
cout << var( " \n " )
SlSM+F )
k|BHnj );
vA)O{W\o k8,?hX: 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:
s/:Fwr4q#a 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
p'sc0@}_O operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
0aoHKeP 那么我们就照着这个思路来实现吧:
v+e|o:o# 9S[XTU >a1{397Y} template < typename Cond, typename Actor >
;.wX@ class do_while
QRLJ_W^&u {
l%Gw_0.?e Cond cd;
AF43$6KZP$ Actor act;
ubu?S%` public :
&TG5rUUg template < typename T >
7O`o ovW$ struct result_1
](eN@Xi&@ {
| 3+m%;X typedef int result_type;
83cW=?UgA } ;
.D4bqL >xA),^ YT do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
W$qd/'% DFO7uw1 template < typename T >
]APvp.Tw: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
dr{y0`CCN {
cL8#S>>u. do
.Hc(y7HV {
okq[ o90 act(t);
\V2,pi8'v }
g\GdkiIj while (cd(t));
H0a/(4/xg return 0 ;
CzV(cSS9- }
{FN;'Uc } ;
iqhOi|! G5D2oQa=8 CK_(b" 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
l7JY]?p 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
5 HV)[us 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
-ewQp9)G 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
p4X{"Z\mn 下面就是产生这个functor的类:
,<ya@Fi{ KSs 1CF'i s[3fqdLP& template < typename Actor >
}dSFAKI2dM class do_while_actor
fW0$s` {
f1{z~i9@$ Actor act;
sLcY,AH public :
sDiHXDI_m do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
;Fl<v@9 2%rLoL$Y2+ template < typename Cond >
e`UQz$4! picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
<"&'>?8j } ;
c5i%(!> 0.(<'!"y gp< =Gmd 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
7
Yv!N 最后,是那个do_
p6 xPheD Iz\1~ zjM/M class do_while_invoker
4L:>4X[T {
`6w#8} public :
`ti8- template < typename Actor >
#1Z7R/ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
*{/@uO {
9R]](g# return do_while_actor < Actor > (act);
Pern*x9$ }
OeTu?d&N } do_;
Y)p4]>lT+8 `1'5j "v 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
&IQ%\W#aY 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
v}`1)BUeF 最后来说说怎么处理break和continue
*TnzkNN_, 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。
o~~ 9!\ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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