一. 什么是Lambda
aFIw=c(nP 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
7T'B6`-Ox 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,
lB[kbJ s(roJbJ_; >i-"<jG dGTsc/$ class filler
8e"gW >f {
/vb`H>P public :
K 'I#W
lg void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Q)z8PQl O } ;
BDZ?Ez\Sg xi;`ecqS< RY*U"G0#w 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:
5i{j' {_(8 EDs\,f} ,3 u}x, O%HHYV%[m for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
,wdD8ZT'Ip 9@)O_@= ##4HYQ%E 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
t<?,F )sQ*Rd@t[8 B^jc3 VsR t@+}8^M 二. 战前分析
m<2M4u 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。
Pd]|:W< E 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
9]o-O]7/ W'u># -;k+GrLr^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
"Os_vlapHo /* --------------------------------------------- */
xFg>SJ7] vector < int *> vp( 10 );
u,Kly<0j transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
S?BG_J6A7 /* --------------------------------------------- */
26x[X.C: sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
1 I",L&S1 /* --------------------------------------------- */
Ef13Q]9| int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
&UlWCOo8 /* --------------------------------------------- */
CQDkFQq-dq for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
1hNq8*| /* --------------------------------------------- */
*bpD`s
@ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
6/dI6C! Tkgs]q79 IRqy%@) 42ivT_H 看了之后,我们可以思考一些问题:
iM3V=&) 1._1, _2是什么?
i8HTzv"J 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。
8Kk(8a&v 2._1 = 1是在做什么?
DrK{}uM 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。
8BNi1Qn$ 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。
I ?.^ho LvYB7<zk> Fh9h,'
V" 三. 动工
4#hSJ(~7S 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
gt w Q- dzrio-QU~ r^ ZEImjc lBGQEP3; template < typename T >
uOdl*| T? class assignment
"|KP'<8% {
)p%E%6p T value;
w$-6-rE]d public :
S#}
KIy assignment( const T & v) : value(v) {}
)q3p-)@kQ template < typename T2 >
6<(.4a? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
fXQNHZ|4 } ;
}U5yQ%N Xh;# %sQ^.` 2 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
3=]sLn0L 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
"@,}p\ G+\GaY[ 0'?L#K UN<]N76! class holder
Gjo` {
u!qP public :
h>OfOx/{q9 template < typename T >
85xR2 <: assignment < T > operator = ( const T & t) const
f^XOUh {
0}quG^%_ return assignment < T > (t);
Z!X0U7&U }
3WIk } ;
O/(xj2~$J vTw>JNVI 3n}?bY8@5_ 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:
yd`mG{Z 'u<juFr static holder _1;
y;@:ulv[ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
"o}+Ciul =P
#] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Aj+F
|l 而不用手动写一个函数对象。
1Nd2{( 7g}w+p> gQ1;],_ (mt k 4 四. 问题分析
_MX>#!l 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。
.];=Pu^ 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。
s(q_
o 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
$43qME 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
&m:uO^-D 下面我们可以对这几个问题进行分析。
/{--+
C =^ 50FI| 五. 问题1:一致性
<1\Nb{5 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
.gOL1`b* 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
hv_XP,1K aM0f/"-_ struct holder
+@iA;2& {
/HRFAqep //
n$,*|_$# template < typename T >
E#t>Qn T & operator ()( const T & r) const
=]Jd9]vi {
_Qi&J.U> return (T & )r;
2Ny"O.0h }
7,9=uk>0\ } ;
M, mvys$ L"Olwwmk 这样的话assignment也必须相应改动:
8k1Dj1@0z mk+B9?;cF- template < typename Left, typename Right >
mZ"4&U class assignment
`t'W2X {
s
15oN Left l;
o.\F.C$ Right r;
N `F~n%N public :
7 X'u6$i assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
XaPV94 template < typename T2 >
>y:,9; T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
7!TueP0Zd } ;
9kS^Abtk &t:Gx<] 同时,holder的operator=也需要改动:
FNY8tv*/x b9<#K+L- template < typename T >
t$#jL5 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
R)ITy!z {
+8Ymw:D7a return assignment < holder, T > ( * this , t);
K':;%~I }
o@i#|kx, 6 EC* 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。
l(tOe 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Z+. '> #O}
,`[< return l(rhs) = r;
0-yp,G 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。
.j<]mUY 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
TXvI4"& K\6u9BYG template < typename Tp >
!sW(wAy?o class constant_t
s %\-E9
T {
v"XGC i91L const Tp t;
Ayw ;N public :
fbKkq.w constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
KP5C}ZK+s template < typename T >
?8Z0Gqt74 const Tp & operator ()( const T & r) const
.-oxb,/ {
?FF4zI~ return t;
q]e`9/U }
O%KsD[W; } ;
(~wqa 3 X1-'COQS%& 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
g+>(dnX 下面就可以修改holder的operator=了
qUGC"<W 64G[|" j D template < typename T >
k" PayyAC assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
5T2CISmu {
``\i58K{e return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
*>2W#D)b= }
v)t:|Q{I OJ5#4qJ[ 同时也要修改assignment的operator()
<;m<8RjX r@t9Ci=} template < typename T2 >
Mh/dpb\Z T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
,*hLFaR- 现在代码看起来就很一致了。
pRIhFf p=GBUII # 六. 问题2:链式操作
g<f <Ip= 现在让我们来看看如何处理链式操作。
N&g3t%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。
b
Y\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。
y8!4q 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。
p,>5\Zre~ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
L`p4->C9A O%!!w template < typename T >
a>]uU*Xm struct result_1
vMt/u?oB {
[~#WG/!: typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
vK\%%H } ;
Y^7$t^& ]X5 9 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:
au+kNF|Q vV6I0 template < typename T >
I]<_rN8~ o struct ref
v)l8@. {
6S*exw typedef T & reference;
^O<&f D } ;
J|kR5'?x template < typename T >
()Y4v struct ref < T &>
TKY*`?ct {
,t9^j3Ixg typedef T & reference;
y 4I6 } ;
:'3XAntZA X=!^] 3zH 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
G{ sOR vss(twg template < typename T >
: $Y9jR typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
E2@65b$ {
UA8GL D9 return l(t) = r(t);
3U.88{y }
&U
raUl 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。
oe
|)oTv 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
=2zJ3&9 hp*/#D 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
E.ly#2? _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
ceM6{N<_U _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
|_*O '#jx +5 调用divide的对象返回一个add对象。
TYmP) 最后的布局是:
%Yicg6: Add
CBOi`bEf / \
L,`Lggq- Divide 5
;8*`{F[ / \
q<[_T _1 3
FsV'Cu@!U 似乎一切都解决了?不。
WD2]&g 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。
pP?MWe
Eg 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。
cc&axc7I 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:
TI#''XCB5 ?hM>mL template < typename Right >
28H8l2{[> assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
UXugRk%d Right & rt) const
V_RTI.3p {
dC$Em@Nb return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
d`nVc50 }
XZJ+h,f 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
<2|O:G XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
Q6AC(n@:FV 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
8XzR
wYV 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
L
ugn3+ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
Rhz_t@e 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
W?aI|U1 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
RGg(%. n'01Hh`0 template < class Action >
oA7;.:3 class picker : public Action
C>$E%=h+_ {
2H6,'JK@F public :
j =WST picker( const Action & act) : Action(act) {}
.0iQad&duh // all the operator overloaded
U.XNv-M } ;
e~@[18 'fF;(? 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。
a / #PLP 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:
S<u-n8bv =p?WBZT|: template < typename Right >
r77PQQDT picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
"D'B3; uWK {
I8/DR z$A return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
n;U`m$vL% }
iz?tu: \v& /D^"X
4!" Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Eu-RNrYh# 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。
9h%?QC 7#U^Dx\yh template < typename T > struct picker_maker
T
G{k0cdOT {
1jPJw3"3h typedef picker < constant_t < T > > result;
:
G`hm{ } ;
wUQw!%?> template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
AUNQA {
$m+sNEAa typedef picker < T > result;
P=&o%K,:f } ;
<Ib[82PU vab@-=%k 下面总的结构就有了:
tBT<EV{ G functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
q7Dw_< picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
0i|oYaC picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Wg0g/ 至此链式操作完美实现。
Ns0cgCrhX )+"'oY$]} |t)}VM% 七. 问题3
!x>%+&c>k 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。
iNWo"=J \uq/x^?yo template < typename T1, typename T2 >
!$Tw^$n ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,4,V4 N {
0}FOV`n return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
/43-;"%> }
"+
>SJ~ ,H2D 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{i8w!O"~ N,
*m , template < typename T1, typename T2 >
D?,#aB" struct result_2
M$d%p6Cv {
xD /9F18 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
?N=m<fn } ;
Cb@3M"1: drd/ jH& 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
)r
z+'|, 这个差事就留给了holder自己。
/c-r ^/=#UQ*k UMp/\&0 template < int Order >
A@D2+fS class holder;
e)IpPTj# template <>
8kt5KnD2 class holder < 1 >
G,<T/f
.{$ {
A'K%WW*'U public :
#nO|A\N template < typename T >
d90Z,nex struct result_1
7GSV {
G #T<`>T typedef T & result;
B_l{< } ;
m6yIR6H template < typename T1, typename T2 >
8W+gl=C~ struct result_2
JwRF(1_sM {
eo!zW typedef T1 & result;
jWO/
xX } ;
GK}'R= template < typename T >
!W'Ui
9uX typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
~!d/8?! {
{(#%N5% return (T & )r;
Hb(B?!M) }
16EVl~LN template < typename T1, typename T2 >
6vTo*8D typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
,prF6*g+WE {
0\~Z5k`IT return (T1 & )r1;
q
)lnS ) }
FvuGup`w } ;
bo=ZM9 !.<T"8BUpv template <>
H,<7G;FPT class holder < 2 >
g3sUl&K {
%F9{EXJy public :
\zkw2*t template < typename T >
$hVYTy~} struct result_1
]PP:oriWl {
NLe}Jqp typedef T & result;
%=<IGce } ;
(9mM kU= template < typename T1, typename T2 >
lE
;jCN struct result_2
XC3Kh^ {
'[(nmx'yVJ typedef T2 & result;
M4LktR-[ } ;
Xvok1NM,
template < typename T >
/n^c>) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
s NHSr {
m&oi8 P-6 return (T & )r;
x/MZ(A%D }
^D_/=4rz8 template < typename T1, typename T2 >
*Sf-;U typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
<n\`d {
)g@S%Yu return (T2 & )r2;
l0Ti Z }
a!c[! } ;
W~B5>;y b~C$R[S rspayO<]3 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> >。
]AS"z< 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
/Go
K}W} 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
X0+fsf<H} ]Lqt(c return l(i, j) = r(i, j);
p'?w2YN/ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
xaKst
p >Dg#9 return ( int & )i;
=`C4qC_ return ( int & )j;
l??;3kh1 最后执行i = j;
:Ze+%d= 可见,参数被正确的选择了。
:y,v&Kk#T 8Chu"PM%-J Ei@M$Fd I5);jgb 3Gr&p6 八. 中期总结
D0]a\,aZ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
g#K'6VK{ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
y466A]| 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
i(wgB\9i4 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
dow^*{fqZ } i)$n(A)K gglQU"=g{ )06iV "n\%_'R\hH E)t 九. 简化
4R ) |->" 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。
<3O T>E[ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
"!Rw)=7O 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:
IdRdW{o 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
FFGqa& +-*/&|^等
nyT[^n 2. 返回引用。
EkKnUD =,各种复合赋值等
_#qe# 3. 返回固定类型。
I(n* _bFq 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
re,.@${H 4. 原样返回。
a%J6f$A# operator,
vU/ D7 5. 返回解引用的类型。
FX,$_:f6Y operator*(单目)
_8h8Wtif 6. 返回地址。
bn 4
&O operator&(单目)
8]0:1
{@ 7. 下表访问返回类型。
qGPb operator[]
%bX0 mN 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
"t&{yBQ0u operator<<和operator>>
KLt%[$CTi ij&p4 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。
tnW;E\cR 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
H=zN[MU .)8 template < typename Left >
l@d
gJ struct value_return
X#+`e+Df {
h[ 6hM^n template < typename T >
H]qq ~bO[ struct result_1
mR":z|6 {
0B0G2t&hr typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
?SUQk55w } ;
T2Z[AvNXFk <e6=% 9 template < typename T1, typename T2 >
,bSVVT-b struct result_2
O5 7jz= r {
J/4y|8T/y typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
j=.g:&r) } ;
iWXMKu } ;
^w6eWzI 5urE Y%vP#>h 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
ixOw=!@ r2G*!qK*1 下面我们来剥离functor中的operator()
Z[,`"}}hv= 首先operator里面的代码全是下面的形式:
135Par5v U
\Dca&= return l(t) op r(t)
-Q`Cq|s return l(t1, t2) op r(t1, t2)
iAz UaF return op l(t)
":&|[9/ return op l(t1, t2)
&9kiO return l(t) op
rqvU8T7A return l(t1, t2) op
6dT|;koWbm return l(t)[r(t)]
2_olT_# return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
:2q
?>\ p\txlT 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:
AZ8UXq 单目: return f(l(t), r(t));
wd`R4CKhP] return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
%^^h) Wy} 双目: return f(l(t));
rr>~WjZ3 return f(l(t1, t2));
f0F#Yi{fw 下面就是f的实现,以operator/为例
VA]ZR+m @bQ!zCI struct meta_divide
k`IrZHMw {
E2yz=7sv5 template < typename T1, typename T2 >
G(i\'#5+ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
l Z~+u {
t61'LCEis return t1 / t2;
Hz4uZ*7\| }
5~yb
~0 } ;
Fi{mr*} ]]V^:"ne 这个工作可以让宏来做:
anZIB Y<ElJ>A2I #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
QBj Y&(vY template < typename T1, typename T2 > \
;^.9#B,< static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
/2:Q6J 以后可以直接用
cJq<9( DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
|\p5mh 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
anitqy#E (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。。。)
xXa#J)' #HcI4j:s! )9pBu
B 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
s @M 5k`e^ARf template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
s#Q_Gu class unary_op : public Rettype
LsotgQ8 {
>\-3P$ Left l;
Hrv),Ce public :
wL|7mMM, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
hd=j56P5P = P8~n2V template < typename T >
IgiqFV{ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w\v&3T {
I_L;T return FuncType::execute(l(t));
'qlxAYw<f }
j)<[j&OWw 1(F'~i|5 template < typename T1, typename T2 >
NFM-)Z57 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Pb=rFas*C {
[b pwg&Oo return FuncType::execute(l(t1, t2));
@>9A$w$H|a }
"x.88,T6 } ;
.kzms cl#OvQ `i{4cT8: 同样还可以申明一个binary_op
<W9) Bq4 6g5]=Q@U: template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
*kV#)j class binary_op : public Rettype
v @_?iC"` {
n
K0hTQ Left l;
X!?wL0n Right r;
yL4 -4 public :
?-M)54b\ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Cg?I'1]o6 K;kLQ2) template < typename T >
{)jk_&c7 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\6jF{ {
t-a`.y return FuncType::execute(l(t), r(t));
Dl@{}9 }
%L.rcbg:<c zZw@c? template < typename T1, typename T2 >
)m> 6hk typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2w;G4 {
+;5Wp$M\ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
5D>BV*" }
@<%oIE~]F } ;
3Y=,r!F.h (#lm#?<) )<tzm'Rc 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
8:BQHYeJK 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
oO}>i0ax* DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
X$ejy/+. 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。
s:G[Em1 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
gx&\Kw6HM 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。。。
N_*u5mfQX 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
TosPk(o( 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)
tgS+"ugl 下面是修改过的unary_op
_;%.1H{N R\i]O template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
.Lp Nm'=R class unary_op
d"Ml^rAn {
)62q|c9F Left l;
Udg&
eEF =k_XKxd public :
`mWQWx$V! o7hH9iY unary_op( const Left & l) : l(l) {}
>zN"
z) 6qY\7R2+ template < typename T >
X~`.} struct result_1
,5`."-0} {
z1)$ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
s n=zh1 A } ;
W'm!f !e9N3Ga template < typename T1, typename T2 >
S]Sp Z8 struct result_2
&3+1D1"y/ {
_?*rtDzIM typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
3/yt*cr } ;
-DbH6u3 GC,vQ\ template < typename T1, typename T2 >
ZA) SJWwD typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0]/,m4a#n {
5?S{W return OpClass::execute(lt(t1, t2));
:4Id7Ce }
_wIBm2UO &*LA_]1@ template < typename T >
d8VWi* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
YY1{v?[ {
[w+yQ7P return OpClass::execute(lt(t));
n$}R/* }
I 0x`H)DA \a9D[wk;@ } ;
OcyiL)tv 5 cWX"e6 1D3dYVE 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
.eZPp~[lAN 好啦,现在才真正完美了。
d"QM;9 现在在picker里面就可以这么添加了:
2D\x-!l/ 'Y~8_+J? template < typename Right >
a
5~G picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
/gMa" 5?, {
OtrXYiKB
return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
@+QYWh' }
9y
d-&yDG 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。
<Hq6]\< G
"c&C VPq5xSc? {66Q" H"I @1`W<WP 十. bind
*FI5z[8, 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。
/ynKKJx<Y 先来分析一下一段例子
>llwNT &Sa_%:*D( \.XT:B_ int foo( int x, int y) { return x - y;}
"W3n
BaG bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
\Nh^Ig bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
c,{& 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。
~jgN_jz 我们来写个简单的。
UpE1PLZlB 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
$;KQY7 对于函数对象类的版本:
;%3thm7+ 9!Q
$GE?vl template < typename Func >
Q0[CH~ struct functor_trait
>Rz#g*@E {
M+;!]tbc3 typedef typename Func::result_type result_type;
Q8M:7#ySji } ;
w|K(>5nz 对于无参数函数的版本:
%nG~u,_2f S>vVjq?~l( template < typename Ret >
`% #zMS struct functor_trait < Ret ( * )() >
CBz(hCaI {
f6dE\ typedef Ret result_type;
cN[q)ts } ;
CguU+8]
对于单参数函数的版本:
zO7lsx2= OoU '86) template < typename Ret, typename V1 >
OLd$oxKR struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
?fqkM {
*1 J#Mdd typedef Ret result_type;
inq4CGY } ;
4P-'(4I) 对于双参数函数的版本:
m,"cbJ
/ nf+"vr}1 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
+Y>cBSO struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
NL>[8# {
lN=m$ J typedef Ret result_type;
~8n~4 } ;
eaZ)1od 等等。。。
]
_]6&PZXk 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
-h^} jP8 =4w^)'/ template < typename Func >
CoKj'jA struct func_return
B[U.CAUn {
$.x?in|_ template < typename T >
PL$(/Z struct result_1
!m/Dd0 {
v2W"+QS}u typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
2)j#O } ;
^r?sgJ ]Pg?(lr6) template < typename T1, typename T2 >
,~=z_G`R struct result_2
9<0$mE^: {
V]CK' typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
VE S4x%r= } ;
:b3lJ-dB } ;
IZ(CRKCGBl 07G*M ] aaa#/OWQZ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
59%f|.Z) s+\qie template < typename Func, typename aPicker >
XQg%*Rw+t class binder_1
4d3]pvv {
?T%K + Func fn;
+ke42Jwt aPicker pk;
=ty@xHr public :
M $5%QM} 3<.j`JB@& template < typename T >
i+
&lMgh struct result_1
RWm Q] {
@gVyLefS6g typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
7`'fUhB! } ;
w
_6Y+ 1{fwr1b template < typename T1, typename T2 >
Xta> struct result_2
aK=3`q {
1wNY}3 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
7.1E mJ } ;
`b'|FKc] F~0%j}ve binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
N~K)0RETn YC,.Y{oY{ template < typename T >
x2IU PM typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@W5hrei {
a^)4q\E return fn(pk(t));
:tS>D5dz( }
zZjLt1 template < typename T1, typename T2 >
u g$\&rM> typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z=5}17kA {
YPJx/@Z` return fn(pk(t1, t2));
V;+$/>J`vB }
`F`'b) } ;
W/F4wEODY hm} :Me$[) nJ0eZBgB] 一目了然不是么?
x%?*]*W 最后实现bind
,8 -_=* $6x:aG*F
F3r template < typename Func, typename aPicker >
lp%.n= '\ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
:g:h 0'G {
Pge }xKT return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
2P>za\ }
rOf $Aoqtz d\ 2个以上参数的bind可以同理实现。
rZCAj 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
YKxA2`3v% tVh4v#@+ 十一. phoenix
dcTM02kEh Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Am`A[rV0 >]08".ajS for_each(v.begin(), v.end(),
oX~$'/2v (
%-p{?=:K do_
b0x0CMf [
%oKc?'L0 cout << _1 << " , "
lNeF>zz ]
>nW}zkfn .while_( -- _1),
m~IWazj;A cout << var( " \n " )
b2-|e_x )
+6Fdi*: );
&)}:Y!qiu >xMhA`l 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:
eeTaF!W 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
~I^[rP~ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
(GOrfr 那么我们就照着这个思路来实现吧:
"?(Fb_}i \kGtYkctZ 7tO$'q*h template < typename Cond, typename Actor >
nVA'O class do_while
2o}G<7r {
Nc Mq>n Cond cd;
,
p=8tf# Actor act;
IMw)X0z public :
Gqb-3ngH template < typename T >
q@Yt`$VTN struct result_1
v 5ddb) {
f<:SdtG5 typedef int result_type;
w*kFtNBfU } ;
h_"/@6 G9":z| do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
x9
L\" e>9{36~jh template < typename T >
-#M~NbI, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l'8TA~ {
"/h"Xg>q do
NJ!#0[@C {
Dk6\p~q act(t);
/1
%0A }
-2Cf)>`v while (cd(t));
n|2-bRK- return 0 ;
K T72D }
5kZ yiC* } ;
6Tmb@<I_ ^`5Yxpz `l#$l3v+ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
QHz76i!=> 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
p<['FRf" 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
ri V/wN9C 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
{!bJ.O
l 下面就是产生这个functor的类:
t[ocp;Q T mE4p 0|vWwZq template < typename Actor >
3YF]o9 class do_while_actor
~?+m=\ {
~i#xjD5 Actor act;
m;1e xa public :
o*BI^4 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
CrQ&-!Eh 9@+X?Nhv5 template < typename Cond >
{oeQK picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
e(N <Mf } ;
u`nn{C4D" Zul32]1r l@jJJ)Qyk 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
.HJHJ.Js8X 最后,是那个do_
<xNM@!'\h Ot<!Y M LA0x6E+I class do_while_invoker
@= 9y5r {
p5BcDYOw` public :
/YR$#&N2 template < typename Actor >
/aEQ3x do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
bx6}zkf& {
tC~itU=V return do_while_actor < Actor > (act);
0R%58,R }
x" T^>Q } do_;
F+r6/e6a X;RI7{fW%X 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
<p
.[E]a2_ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
E:OeU_\ 最后来说说怎么处理break和continue
AtYYu 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。
Tr!X2#)A! 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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