一. 什么是Lambda
6p@ts`# 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
hMQaT-v 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,
@RP|?Xc{? J\*d4I<(Rt |H4'*NP" }VGiT~2$ class filler
R[c_L= {
;gyE5n-{ public :
S@#L!sT`u void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
-*A'6%` } ;
|3LMVN "mf;k^sqS Xy{+=UY 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:
#o RUH8 Sf8d|R@O +\%zy= xlLS` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
1 W u SMyg=B\x?7 p1nA7;B-m 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
2&m7pcls 1#(1Bs6X "J#:PfJ% ^~ Sn{esA 二. 战前分析
f+V':qz 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。
EHZSM5hu 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
"Tv7*3> ~-+Zu< L DsYr] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
8(}sZ)6 /* --------------------------------------------- */
*`#,^p`j
b vector < int *> vp( 10 );
wO#+8js transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
KB= z{g /* --------------------------------------------- */
]YP?bP,: sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Tt\w^Gv\d /* --------------------------------------------- */
'}u31V"SS int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Pa}vmn1$ /* --------------------------------------------- */
)VT/kIq-U for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
{/<& /* --------------------------------------------- */
(=j!P* for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
+mQSlEo pQNFH)=nw MQ44uHJ 5qy}~dQ 看了之后,我们可以思考一些问题:
kR|y0V {K* 1._1, _2是什么?
eW0=m:6 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。
/Hmo!"W` 2._1 = 1是在做什么?
9K|lU:, 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。
}U9jsm 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。
N6;Z\\&0^q 7&4,',0VL L|LTsRIq 三. 动工
:!$z1u8R 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
"> 3@<f> +0Gep}&z. Kcl$|T a"}#HvB+ template < typename T >
AX+d? M class assignment
p0K;m% {
~\ f^L?m T value;
<Z'hZ public :
lG9ARRy(= assignment( const T & v) : value(v) {}
b U NYTF{ template < typename T2 >
7VcVI? ? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
n^N]iw{G } ;
>U?Bka! lWvd"Vlt ^A`( 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
M;qL)vf
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
5H+k_U 7h1gU fh#_Mj+y sE6J:m( class holder
"ux]kfoT {
AvZ) 1( public :
{R;M`EU> template < typename T >
K/`RZ! assignment < T > operator = ( const T & t) const
.5;LL,S- {
m7vxzC* return assignment < T > (t);
(JW?azU }
-P>=WZu } ;
:-La
$I> 4rG 7\ 1m;*fs 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:
,hLSRj{ "R@N|Qx' static holder _1;
u=o"^ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
@BUqQ9q: DA`sm for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#G` , 而不用手动写一个函数对象。
aLt{X)? 2F@)nh xc.D!Iav x}'4^Cv 四. 问题分析
:xS&Y\ry 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。
siYRRr 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。
BWdc^ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
^85n9a?8 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
orH0M!OtS! 下面我们可以对这几个问题进行分析。
ApYud?0b x ;,xd 五. 问题1:一致性
d`uO7jlm 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?|
v9m;vWp 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
+\GZ(!~ lk1Gs{(qhH struct holder
yr2L {
\&&(ytL //
) Zo_6% template < typename T >
NjN?RB/5 T & operator ()( const T & r) const
L8wcH {
@[tV_Z%,b return (T & )r;
8sIA;r%S }
Q4Fq=kTE } ;
UvJuOh+ &v5.;8u+OV 这样的话assignment也必须相应改动:
U
qw}4C/0 8KwCwv template < typename Left, typename Right >
D%UZ'bHN* class assignment
q|i%)V`)- {
$?J+dB Left l;
[[]SkLZHg Right r;
G].__] public :
$n Sh[{ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
3*$9G)Ey template < typename T2 >
M#VC3h$ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
I9un } ;
$KWYe{# kgapTv>q 同时,holder的operator=也需要改动:
z<%g
#bo w&yGYHg template < typename T >
"lz[zFnO assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
cPsn]U {
'&:1?i) return assignment < holder, T > ( * this , t);
{XD/8m(hN| }
2FIR]@MQd FaE #\Q 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。
hMeqs+ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
w zqd
g 3
t8 8AN=4 return l(rhs) = r;
nt0\q'& 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
)R8%'X;U 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
#3K,V8(
$.Q>M]xH template < typename Tp >
R G0S class constant_t
Afy .3T @) {
VkDS&g~Ws const Tp t;
(y~laW! public :
MATgJ`lsy constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
mvq7G template < typename T >
P B( const Tp & operator ()( const T & r) const
]osx. {
]TBtLU3 return t;
o9Txo
(tYU }
YYE8/\+B. } ;
Z@,PZ {!}F
:~*r 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
w^])( 下面就可以修改holder的operator=了
qfGtUkSSb QGr\I/Y template < typename T >
3g0u#t{ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
}#OqU#
q| {
)?B~64N,+ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
'9
e\. }
YWRE&MQ_ w=D%D8 r2 同时也要修改assignment的operator()
UV']NHh Lo9G4Cu template < typename T2 >
z^rhgs?4 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
@q+cmJKv 现在代码看起来就很一致了。
j&dx[4|m:h -jxWlO 六. 问题2:链式操作
*
{gxI< 现在让我们来看看如何处理链式操作。
dY/u<4 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
+[whh 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
4e+BqCriC* 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
w53z*l>ek 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
}F{C= l2 G(As%r] template < typename T >
,2,SG/BB struct result_1
XLZ j {
B:?#l=FL typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
\f/#<|Hm } ;
*H5PT CZJHE> 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
z1f^p7$M? |^Ew< template < typename T >
}PI35i1!t struct ref
ik2-
OM {
&[5n0e[ typedef T & reference;
`RL,ZoYuu } ;
m<4s*q0\i template < typename T >
V$dJmKg struct ref < T &>
$5lW)q A {
=[P%_v`` typedef T & reference;
~V2ajM1Z&O } ;
@PQrmn6w 5S%C~iB 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
,!6M*| R:w%2Y template < typename T >
MSZ!W(7,< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
jCTy:q] {
As@ihB+(\ return l(t) = r(t);
b/sOfQ }
h; 'W :P
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。
F0&~ ?2nG 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
)L |tn bZ>&QM 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.q
7Jpd _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
A&<?
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
k42b:W5% +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Fn:.Y8%- 最后的布局是:
3sZ,|,ueD Add
uAu( +zV2 / \
$gVLk. Divide 5
of8mwnZR / \
<ROpuY\!l _1 3
hZAG (Z 似乎一切都解决了?不。
Ia=_78MgZ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
<S]KaDu^ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
umQi OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
Z)mX,=p 4~O6$;!|~ template < typename Right >
Zc-#;/b3T assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
GAv)QZyV$ Right & rt) const
+XEjXH5K {
0iYP return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
u4:\UC' }
$
!v}xY 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
8rFaW 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。
J?Ck4dQ 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。
6nh]* / 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。
EdEoXY-2 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。
Kb-W
tFx 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?
r4E`'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:
FZiZg; ( %[Tk[ template < class Action >
~xS@]3n= class picker : public Action
jCzGus!rM {
RCI4~q public :
aH%ZetLNJ picker( const Action & act) : Action(act) {}
UqN{JG:#. // all the operator overloaded
\V= &&(n# } ;
N~;*bvW{ 6sPk:5 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。
\e<mSR 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:
T^~)jpkw <eY%sFq, template < typename Right >
75ZH picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
cVp[ Z#B {
H+a~o=/cR return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
k({2yc#RD& }
2\VAmPG.Zs Yx5J$!Ld Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
ejVdxVr \7 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
CWs: l3_yn || [89G template < typename T > struct picker_maker
MY!q% {
SSE3tcRRl typedef picker < constant_t < T > > result;
lW
p~t } ;
EY kj@
., template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Y+g,pX {
.(|+oHg< typedef picker < T > result;
BDy5J2<<7l } ;
tQrS3Hz'nA B/mYoK 下面总的结构就有了:
/|GT\X4o functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
F;u7A]H^ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
&y70 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
jyiFM5& 至此链式操作完美实现。
1HhX/fpq ]ni6p&b> )\wuesAO 七. 问题3
il12T`a 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
#$FrFU;ZR JWWYVl VC template < typename T1, typename T2 >
D*\v0=P'? ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
R:~(Z? {
thuRNYv< return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
zG#wu }
Q&xjF@I zsDocR 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:
daslaa_A ca(U!T68 template < typename T1, typename T2 >
`?|Rc struct result_2
xYI;V7 {
d ;^ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Lz@$3(2 } ;
&~ *.CQa CbOCk:,g5 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?
~-_i 这个差事就留给了holder自己。
gWOt]D/ #{$1z;i?f sw$2d template < int Order >
fG&=Ogy class holder;
jY/ARBC}H template <>
URA0ey` class holder < 1 >
]tB@kBi " {
f#$|t> public :
R_1qn template < typename T >
~U$":~H[ struct result_1
)JhT1j Qc {
-#.< 12M typedef T & result;
d
yh<pX/$ } ;
:g2
}C template < typename T1, typename T2 >
(wuaxo: struct result_2
*0y{ ~@ {
byGn,m typedef T1 & result;
qsI^oBD" } ;
QXVC\@ template < typename T >
nBz`q+V typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
+j{Y,t{4 {
eY,O@'"8` return (T & )r;
|0sPka/u16 }
#G#g|x*V template < typename T1, typename T2 >
R,t$"bOd typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
S2K#[mDG {
A&zS'toU return (T1 & )r1;
sI,W%I':d }
PcC/_+2 } ;
nPFwPk8=M gKo%(6{n~ template <>
a460 |w6 class holder < 2 >
?Go!j?#a {
aD9q^EoEs public :
Wd8Ru/ template < typename T >
@;iXp>&& struct result_1
6L9,'Bg {
*k [J6 typedef T & result;
yZCX S } ;
&Z;_TN9[ template < typename T1, typename T2 >
T95t"g?p struct result_2
W.I\J<=V {
dNiH|-$an typedef T2 & result;
|3shc,7 } ;
bgF^(T35 template < typename T >
BRS#Fl: typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
O_;Dk W {
R)5n 8 return (T & )r;
-Z0+oU(?YE }
~"K,7sw!Y template < typename T1, typename T2 >
i"r!w|j typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
S6xgiem {
CnISe^h return (T2 & )r2;
9GU]l7C=z }
X~oK[Nf'9 } ;
,q#0hy%5/ iW%8/$ W!T"m)S 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> >。
By)u-)g9 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
YXW%]Uy+ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
P7.' kX9 |[$~\MU return l(i, j) = r(i, j);
}ns-W3B' 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
;# uZhd 1}%B%*N return ( int & )i;
T,%j\0 return ( int & )j;
3Ot~!AlR 最后执行i = j;
?jx1R^ 可见,参数被正确的选择了。
`aC){&AP( . pzC5Ah #,d I$gY c; 2#,m^ YW/QC'_iC 八. 中期总结
he(A3{' 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:
`=lc<T^ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
"N?+VkZEv 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
u #w29Pm 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
(kv?33 _)T5lEFl= r|u MovnV aj^wRzJ}zA iB[~U3 LJ)5W 九. 简化
7!WA)@6 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。
c yyVg!+ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
7&qy5y-Ap 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:
6!'3oN{ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
BZ!v%4^9 +-*/&|^等
K%v1xZ 2. 返回引用。
\%]I{ =,各种复合赋值等
hrG M|_BE 3. 返回固定类型。
~\LCvcY"X 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
).^}AFta 4. 原样返回。
xG&)1sT#-\ operator,
G s+3e8 5. 返回解引用的类型。
},+wJ1 operator*(单目)
,'xYlH3s 6. 返回地址。
*37uy_EpV operator&(单目)
W\&8auds 7. 下表访问返回类型。
x^4xq#Bb7 operator[]
ZOCDA2e(j 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
}XO K,Hw operator<<和operator>>
0Z[oKXm1p ]vWKR."4 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。
VXIP0p@ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
z|EEVNFd& Y2o?gug template < typename Left >
$6OkIP. struct value_return
WmY`` {
~cTN~<{dq template < typename T >
+_XzmjnDd struct result_1
.Asv%p[W {
%LVm3e9 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
[W%$qZlP } ;
)E@A0 W @=}YTtq template < typename T1, typename T2 >
r\qj! struct result_2
X/iT)R]b {
EQ'V{PIfj typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
?7<JQh)"e } ;
Zjbc3M5 } ;
3)\8%Ox MrZh09y *%{gYpn 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
P"B0_EuR<T ):i&`}SY 下面我们来剥离functor中的operator()
CC#;c1t 首先operator里面的代码全是下面的形式:
\jOA+FU[ bFe+m1Q_ return l(t) op r(t)
_?OW0x4 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
DxUKUE return op l(t)
1pArZzm> return op l(t1, t2)
ZovW0Q)m return l(t) op
4"gM<z return l(t1, t2) op
{} 3${ return l(t)[r(t)]
!O `(JSoG return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
;\f gF@ E_vq 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
s2Mb[#:a" 单目: return f(l(t), r(t));
{
^cV lC_ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
q
Y#n'& 双目: return f(l(t));
%Ev4]}2C1 return f(l(t1, t2));
I'V4D[H5 下面就是f的实现,以operator/为例
0NS<?p~_S /YZr~|65 struct meta_divide
E\Rhz]G( {
x>Zn?YR," template < typename T1, typename T2 >
NR`C(^} static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
{zMU#=EC {
"?V0$-DR return t1 / t2;
i_j[?.?X} }
&YF^j2 } ;
1v71rf&w Q_[ 3`jl 这个工作可以让宏来做:
O^oWG&Y;v vQ;Ex #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
9I6a"PGDb template < typename T1, typename T2 > \
HZ'_r cv static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
0u;4%}pD 以后可以直接用
|Y?HA& DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
;M)QwF1 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
z6*X%6,8 (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。。。)
rJGf.qJJ wK?vPS Tj: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
R}O_[ $<}$DH_Y template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
HMSO=)@+ class unary_op : public Rettype
Qk:Y2mL {
8fl`r~bqZ Left l;
wne,e's} public :
LDPUD' unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`aciXlqIF kqFP)!37 template < typename T >
'<"s \, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
G3Z)Z)N {
%J+E/ return FuncType::execute(l(t));
KrQ1GepJ }
#1OOU SLa>7`<Q template < typename T1, typename T2 >
<g$~1fa typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!2ZF(@C/ {
;U-jO & return FuncType::execute(l(t1, t2));
%nf6%@s }
1`=nWy=' } ;
k$blEa4 sB7#
~pA Zy`m!]G]80 同样还可以申明一个binary_op
h1de[q) A1O'|7X template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
MN\HDKN class binary_op : public Rettype
4K\G16'$v {
8Vr%n2M Left l;
o~`/_+ Right r;
nLXlU*ES public :
\NPmym_6J binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
`sn^ysp 4h|c<-`>t template < typename T >
pR=@S>!| typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z?h~{Mg {
R!}H;[c return FuncType::execute(l(t), r(t));
6^]+[q}3 }
!|^|,"A) b3=rG(0f template < typename T1, typename T2 >
8A##\j) typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vS;RJg= {
%)1y AdG
8 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
CsGx@\jN }
>;e~ WF>+K } ;
Kp%2k^U G<65H+)M\ >qnko9 V 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
wW>A_{Y 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
d;boIP`M; DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
xF!,IKlBBp 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
LSL/ZvSP 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
akp-zn&je 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
=$'6(aDH 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
^aItoJq 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)
)_HA>o_?C: 下面是修改过的unary_op
&."iFe lXW%FH6c+ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
u^^[Q2LDU} class unary_op
BC^ := {
?:Uv[|S#> Left l;
{$0mwAOH " DX#Nf""Pw public :
<cps2*' dqU~`b9 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
we;-~A5J n]._uza template < typename T >
xQ7l~O
b struct result_1
fDv2JdiU {
V5+=e^pa2 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
s}vAS~~2L3 } ;
j'Fpjt"&= <sb~ ^B template < typename T1, typename T2 >
}bb;~ struct result_2
T<n {
Acez'@z typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
b/+u4'" } ;
G/)O@Ugp 6AAz template < typename T1, typename T2 >
ejSji-Qd typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W=~~5jFX {
Z9v31)q( return OpClass::execute(lt(t1, t2));
01 }D,W` }
Ouk^O}W6
Vr3Zu{&2 template < typename T >
p*XANGA typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T$8)u'-pa {
(~p<
P+ return OpClass::execute(lt(t));
; 5*&xz }
)3cAQ'w j`{?OYD } ;
Y`~Ut:fZ HY56"LZ$(} <$D`Z-6 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
sA+ }TNhq 好啦,现在才真正完美了。
/:cd\A} 现在在picker里面就可以这么添加了:
g@d*\ P) {i;r template < typename Right >
9)l$ aBa picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
#|uCgdi {
)HEa<P^kJl return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
[:7'?$ }
xK>*yV 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。
3(>B Ke )*u8/U `}p0VmD{NE 7y.kQI?3 /T"+KU* 十. bind
`aOFs+<) 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。
* `JYC 先来分析一下一段例子
z0d.J1VW 34f?6K1c *IB4[6 int foo( int x, int y) { return x - y;}
pE`})/?\* bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
D,k6$` bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
f[]dfLS"W 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
_qF+tm 我们来写个简单的。
P9R9(quI 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
'6DBs8>1 对于函数对象类的版本:
{y)=eX9 FUiRTRIYe template < typename Func >
Ugr!"Q#M struct functor_trait
%aP!hy {
0-B5`=yU typedef typename Func::result_type result_type;
9=s<Ld } ;
ko!)s 对于无参数函数的版本:
u2tfF lqy Qf$t template < typename Ret >
y#`tgJ: struct functor_trait < Ret ( * )() >
v_yw@ {
t$` r4Lb9/ typedef Ret result_type;
`~cqAs}6]Q } ;
___~D
dq 对于单参数函数的版本:
\__i aEB_#1 template < typename Ret, typename V1 >
<;lkUU(WT2 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
\UA[ {
(|2t#'m typedef Ret result_type;
C2!|OQ9A2 } ;
t^&Cxh 对于双参数函数的版本:
[:dY0r+ pd?Mf=># template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
G0Iw-vf struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
)Om*@;r( {
Ao 'l"- typedef Ret result_type;
P1!qbFDv8 } ;
)705V|v 等等。。。
Zj(AJ* r 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
X;$+,&M" j/DzCc p7 template < typename Func >
)+#` CIv struct func_return
H8=N@l {
IW5,7. template < typename T >
{FI&^39
F$ struct result_1
cTifC1Pf {
"69s)~ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
=F|{#F } ;
/'SNw?& R*,MfV template < typename T1, typename T2 >
@NR>{Eg struct result_2
.'6gZKXY {
7g^]:3f! typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
XPc^Tq } ;
[NTzcSN. } ;
:
6jbt: .xCZ1|+gG x>K Or,f 最后一个单参数binder就很容易写出来了
4Z3su^XR 6jaEv# template < typename Func, typename aPicker >
/|}EL%a class binder_1
iqsCB%;5 {
cVv=*81\ Func fn;
`bq<$e aPicker pk;
w7L{_aom public :
b!t0w{^w rI{; I DV template < typename T >
Z-%\
<zT struct result_1
b`Zx!^ {
lf|FWqqV typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
s S+MqBh&I } ;
}rUN_.n4z |"}FXaO template < typename T1, typename T2 >
"S[450% struct result_2
(MM]N=Tw4 {
yZY \MB/ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
i}f"yO+Q+
} ;
iQ67l\{R )MVz$h{c.] binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Pm6pv;WK K-)]
1BG template < typename T >
zaIKdI'/e typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HQdxL*N%^ {
FjHv return fn(pk(t));
z_$% -6 }
BKCiIfkZ template < typename T1, typename T2 >
5Pc;5
o0C typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^CYl\.Y@ {
Qp5VP@t return fn(pk(t1, t2));
;+R&}[9,A) }
:LQYo'@yB } ;
ZDJ`qJ8V ,Fl)^Gl8? gx/,)> E. 一目了然不是么?
=ZznFVJ`={ 最后实现bind
2QcOR4_V Evq IcZ
J[|y:N template < typename Func, typename aPicker >
y-b%T|p9 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
1s&zMWC {
z|J_b"u4 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
HVCe;eI }
yWc$>ne[L tKuwpT1Qc 2个以上参数的bind可以同理实现。
"S]0 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。
9<?M8_ oSKXt}sh 十一. phoenix
2RX;Ob_ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
}-{H Y $99n&t$Y for_each(v.begin(), v.end(),
oCv.Ln1;Z (
{w O|)| do_
m])y.T [
iq8<ov
cout << _1 << " , "
n38p !oS ]
a5^]20Fa .while_( -- _1),
sE<V5`Z= cout << var( " \n " )
7aRi5 )
!*&V-4 );
?p{Nwl# y14;%aQN 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:
Y] _ruDIW 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
1-uxC^u?|# operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
m9WDT 那么我们就照着这个思路来实现吧:
&ywPuTt ~Ffo-Nd- :RTC!spy template < typename Cond, typename Actor >
4Z=_,#h4. class do_while
tS5hv@9cWx {
#Vt%@*
i Cond cd;
Jt<_zn_FG Actor act;
NNR`!Pty public :
qr^3R&z!} template < typename T >
ZQsJL\x[UK struct result_1
1=c\Rr9] {
ZU4nc3__ typedef int result_type;
f}ji?p } ;
\)904W5R M)+H{5bt do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
/Iy]DU8 A`$%SVgFV^ template < typename T >
^mDe08.
%b typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
VcYrK4 {
%XDc,AR[ do
DJ k/{Z: {
D/xbF` act(t);
TER=*"! }
/9*B)m" while (cd(t));
$9#H04.x return 0 ;
6<SAa#@ey }
^7cGq+t } ;
\ZFGw&yN KP^V>9q `2WFk8) F 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
)[6U^j4 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。
ZY= {8T@ 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。
<?6|.\& 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。
Gr'
CtO 下面就是产生这个functor的类:
1CD+B=pQG 34O
`@j0-3 4r#= * template < typename Actor >
|bHelD| class do_while_actor
TDKki(o=~ {
G@\1E+Ip Actor act;
]=I@1B;_m public :
'Cfl*iNb do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
T^t#
c @Zu5Vp J template < typename Cond >
3?9IJ5p picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
py!|\00} } ;
`Bp.RXsd* :yr+vcD? [< ?s?Ci 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
S>6~lb8G 最后,是那个do_
cWaSn7p !X nI-w}NQ "Mn6U- class do_while_invoker
@7]yl&LZ {
gMmaK0uhS public :
?k&Vy template < typename Actor >
GL#u p do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Tod&&T'UW {
HGs $* return do_while_actor < Actor > (act);
?m}s4a }
dI(@ZV{ } do_;
R6Km\N z6=Z\P+ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Uw. `7b>B 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
3vN_p$ 最后来说说怎么处理break和continue
Lv;^My 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。
v5#jZ$<F 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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