一. 什么是Lambda
wK7w[Xt 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
G4*&9Wo 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,
Yl>Y.SO E:B"!Y6 NK/y,f6 K>e-IxA);0 class filler
JDZuT# {
fdX|t"oz public :
6E
K <9M void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
3N-
'{c6]U } ;
NfPWcK[ &g&,~Y/z; =v?P7;T 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:
,7bhUE/VB F nXm;k,9* 9x!kvB6 ?!U.o1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
ym%` l! Pg:xC9w4 f3G:J<cL 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
gBhX=2% HVoPJ!K3 LEPTL#WT1 r>ed/<_>m; 二. 战前分析
aReJ@ 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。
au+Jz_$) 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
|yO%w # T=u"y;&L WwTl|wgvyI for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
=|aZNHqH /* --------------------------------------------- */
{g1"{ vector < int *> vp( 10 );
"*D9.LyM transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
9uWg4U /* --------------------------------------------- */
-.?
@f
tY sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
[(_,\:L${ /* --------------------------------------------- */
;@ixrj0u int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
c8[kL$b;j /* --------------------------------------------- */
B-]bhA4|: for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
>'q]ypA1
/* --------------------------------------------- */
![ce } for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
6>#8^{[ *9r(lmrfj 3e^0W_>6 N}%AUm/L 看了之后,我们可以思考一些问题:
\
[OB. 1._1, _2是什么?
)@I] Rk? 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。
$t^Td< 2._1 = 1是在做什么?
<";1[A%7< 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
[Z2[Iy Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
CSoVB[vS @fmp2!?6 fi>.X99(G 三. 动工
mMl len 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
+JC"@
]5QXiF8` !2HF|x$ $mKExW template < typename T >
^.)0O3oC class assignment
|-{e!& {
Mx6
yk, T value;
C4ktCN public :
;%
KS?;%[ assignment( const T & v) : value(v) {}
tzd!r7 template < typename T2 >
LlgFQfu8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
m%})H"5 } ;
QQN6\(;- RAu(FJ h@*I(ND< 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
D`[@7$t 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
h(AL\9{=} VByA6^JR .YvIVQ {`*Fu/Upb class holder
Ws0)B8y,| {
r
^*D8 public :
Ws2?sn#x template < typename T >
|P&
\C8h assignment < T > operator = ( const T & t) const
q>K3a1x {
73S
N\ return assignment < T > (t);
C:sgT6 }
n05GM.|*s } ;
NQuqM`LSQ ?8s$RYp14 YR/I<m`]} 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:
f$5pp=s: n 2#yDVN$ static holder _1;
95j`^M)Q Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
ADOA&r[ <3j`Z1J for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
B>cT<B 而不用手动写一个函数对象。
;<T,W[3J 3rHn? +Tx_q1/f5X P{%Urv{U 四. 问题分析
m}D;=>2$ 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。
fyT|xI`iD 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。
h:G>w`X 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
HEc.3 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
..BP-N)V) 下面我们可以对这几个问题进行分析。
"Vl4=W)u -'D~nd${ 五. 问题1:一致性
9Qu(RbDqC 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
m:0[as= 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
K8[Um!( \JR^uJ{Y struct holder
;-"q;&1e {
.I#_~C'\ //
umnQ$y
0 template < typename T >
1k)pJzsc T & operator ()( const T & r) const
]2|fc5G' {
2T?Y return (T & )r;
nnT#S }
[.Fq
l+ } ;
-nHkO&&R D{y7[#$h$ 这样的话assignment也必须相应改动:
Eld[z{n" #+U1QOsz template < typename Left, typename Right >
gE^pOn class assignment
R6;#+ 1D {
kc=Z6(= Left l;
aMHC+R1X Right r;
s>\^dtG7 public :
EVaHb; assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
4]p#9`j template < typename T2 >
yVGf[~X T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
,#GB } ;
2T(+VeMQ= @+p(% 同时,holder的operator=也需要改动:
r7?nHF `T1bY9O. template < typename T >
coPdyw'9& assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
BB69U {
x6!Q''f7 return assignment < holder, T > ( * this , t);
0#uB[N }
,~1k:>njY~ ln8NcAEx 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。
6dz^%Ub 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
s7:H P3=#<Q. return l(rhs) = r;
]'Ho)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。
ZPb30M0 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
>!']w{G VEIct{ template < typename Tp >
8{i}^.p class constant_t
@>~\So| {
SVn@q|N const Tp t;
4L{]!dox public :
MY
c& constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
p19@to5l template < typename T >
q%$p56\?3 const Tp & operator ()( const T & r) const
=GF=_Ac {
}}~a4p>% return t;
\>lA2^Ef }
|_8l9rB5ip } ;
qsbo"29 o'(BL:8s 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
;i?2^xe^~c 下面就可以修改holder的operator=了
MOCcp s* W,CAg7:* template < typename T >
HKT, 5 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
5n}<V-yJ*m {
vo*oCfm return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
vS0 ii }
~;Y Tz Xz)F-C27h 同时也要修改assignment的operator()
JJbd h \ rQ]JM template < typename T2 >
dz+Dk6"R T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
$m*Gu:#xm& 现在代码看起来就很一致了。
WR"1d\m: Khc^q*|C) 六. 问题2:链式操作
p!uB8F 现在让我们来看看如何处理链式操作。
v)_FiY QQ6 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。
~v pIy - 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。
FE,mUpHIR 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_ _\7 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
{CBb^BP sHk>ek]2I template < typename T >
m=^]93+ struct result_1
F5/,S {
<YU4RZ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
0D@ $ } ;
v]F4o1ckk Bz-jy. 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:
JOt(r}gU 9.M'FCd~M template < typename T >
s*yl&El/ struct ref
=%IyR {
\-;f<%+ typedef T & reference;
9+N%Io?! } ;
/R=MX>JA; template < typename T >
hd9HM5{p struct ref < T &>
-#;xfJE {
*{fs{gFw9 typedef T & reference;
([<HFc` } ;
o68i0aFW Zc1x"j 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
*qO)MpG{ <Jhd%O template < typename T >
|JYb4J4Ni typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Kh$"5dy {
pIcg+~ return l(t) = r(t);
(
uD^_N]3 }
;Hk3y+&]a 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
%hYgG;22 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
U0j>u*yE 2Wluc37 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
oHx:["F _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
<L qJg _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Ei @ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
{j>a_]dTVX 最后的布局是:
Zhfg Add
}BlyEcw'aN / \
^*.$@M Divide 5
2'S&%UyP / \
J3
Q_ _1 3
u)r/#fUZ 似乎一切都解决了?不。
JnBc@qnP6 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。
I{(!h90 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。
ftPps- 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:
p)/e;q^ *FC8=U2\X template < typename Right >
xc}[q`vK assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
'M"z3j]m-, Right & rt) const
6J,h}S {
KZ7B2 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
/OztkThx= }
3/n?g7B 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
wz:e\ ! 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。
]ouoRlb/ 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。
9S]pC?N]E 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!Y|`P#Yr 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。
.2JZ7 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?
>]~581fYf 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:
PDD2ouv4 nb/q!8 template < class Action >
_D4qnb@ class picker : public Action
EWDsBNZaI {
sX~E ~$_g public :
ZNw|5u^N picker( const Action & act) : Action(act) {}
_1gNU]" // all the operator overloaded
j.Uy>ol } ;
U!|)M .Bl:hk\ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
wd*B3 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
cF15Mm2 As)?~dV template < typename Right >
GqCBD-@4v. picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
OoA!N-Q {
/W,hOv return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
fU$Jh/#": }
Lf%3-P W'vek uM Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
jq)Bj#'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。
>WLX5i& UiV#w#&P template < typename T > struct picker_maker
j%'2^C8 {
]}/Rl}_ typedef picker < constant_t < T > > result;
fu\j } ;
!8UIyw template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
L3I$ K+c {
^O7sQ7V"f= typedef picker < T > result;
*.nSv@F } ;
B`eK_'7t QTa\&v[f 下面总的结构就有了:
G)s.~ T 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。
"|(.W3f1 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。
PR|z -T picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
)=GPhC/sw 至此链式操作完美实现。
/A0_#g:2*# CJN~p]\ 5?H8?~&dz 七. 问题3
k vZ w4Pk 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。
5;KJ0N*- Rnwm6nu template < typename T1, typename T2 >
u4FD}nV ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(mP{A(kwJ {
J(}PvkA return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
yOz6a :r }
c6i7f:'-0 L<=Dl 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:
yH"i5L9 eef&ZL6g template < typename T1, typename T2 >
f$:Y'$Z1 struct result_2
q
n-f&R {
4Lg
,J9 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
X[Ufq^fyA } ;
%2dzx[s AH n!>w, 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?
^X{U7?x 这个差事就留给了holder自己。
B /uaRi% AR( gI]1 nxhlTf>3 template < int Order >
QBXEM= class holder;
{E%c%zzQ template <>
o} QP+ class holder < 1 >
$=diG {
E0RqY3 public :
?WXftzdf6u template < typename T >
@.E9ml struct result_1
?xv."I% {
) ??N]V_U typedef T & result;
kCD]& } ;
eb`3'&zV&) template < typename T1, typename T2 >
VK*_pEV,} struct result_2
dQSO8Jf {
$\*Z typedef T1 & result;
(${:5W } ;
<eMqg u template < typename T >
w( SY typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
qdZ ^D {
'gor*-o:wu return (T & )r;
!%M,x~H }
>)C7IQ/ template < typename T1, typename T2 >
PEEaNOk
1b typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
MzUKp" {
w;}5B~). return (T1 & )r1;
dakHH@Q }
*~
I HVU } ;
D+;4|7s+ M2ex
3m template <>
`lE&:) class holder < 2 >
8hS^8 {
LE{@J0r#n public :
y "+'4:_ template < typename T >
@C@9Tw2Y struct result_1
FJH>P\+ {
~Yc~_)hD typedef T & result;
J?TCP% } ;
r3?8nQ$ template < typename T1, typename T2 >
&Qda| struct result_2
,=C ipL9] {
qspGNu typedef T2 & result;
9;XbyA] } ;
pSC{0Y$g template < typename T >
TJRp/BP typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
< w}i {
[dLc+h1{B return (T & )r;
!QAndg{;D }
Tx&H1 template < typename T1, typename T2 >
"JmbYb#Z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
d(t)8k$ {
L|APX y]> return (T2 & )r2;
@=w)a }
9nQyPb6 } ;
:|k!hG 4N=,9 )x[=}0C 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> >。
V9<E`C 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
h{-en50tN 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
<hy!B4 7ojh=imY return l(i, j) = r(i, j);
;(,GS@sP 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
n5xG4.#G =>Ae]mi7 return ( int & )i;
O<!^^7/h0 return ( int & )j;
Z{(Gib~{N 最后执行i = j;
( AA@sN 可见,参数被正确的选择了。
UE_>@_T ;w%g*S 24InwR|^ A|IPQ= G2[2y-Rv 八. 中期总结
@:hWahMy 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:
uJ=&++[ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
aAoAjV NkK 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
.ZQXY%g 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Vx0Hq`_14 6"?#s/fk G@ybx[_[@ T;3~teVYB J=^5GfM)J S#+ _HFUK{ 九. 简化
gcX 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。
'uUa|J1mu 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
g+.E=Ef8<4 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:
$\4O r 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
t@cBuV`9c +-*/&|^等
N9 )ERW2`* 2. 返回引用。
_["97>q =,各种复合赋值等
0\$Lnwp_ 3. 返回固定类型。
f}FJR6VO 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
|@-y+vbA* 4. 原样返回。
Q"xDRQA operator,
#@5 jOi 5. 返回解引用的类型。
dj0Du^v4 operator*(单目)
E\}Q9,Z$ 6. 返回地址。
9qZ|=r]y' operator&(单目)
XnvaT(k7Y 7. 下表访问返回类型。
>W8PLo+i operator[]
@D<Q'7mLh 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
f;ycQc@f operator<<和operator>>
qn\>(& pk=z<OTb 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。
R?%|RCht1 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Sag\wKV8 |om3* ]7 template < typename Left >
p/s5[>N struct value_return
w@f_TG"Vt {
]zK} X! template < typename T >
==j39 struct result_1
X4*/h$48 w {
X]CaWxM typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
&l|B>{4v } ;
*m]%eU( }mJ)gK5b 6 template < typename T1, typename T2 >
1r w>gR struct result_2
e S
Fmx {
.g&BA15<F6 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
(/Y
gcT } ;
]X _& } ;
g-(xuR^* pV-.r-P Cw^)}23R 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
x[oYN9O KoXXNJax 下面我们来剥离functor中的operator()
%r,2ZLZ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
{k]VT4/ >zhbipA return l(t) op r(t)
"Ii!)n, return l(t1, t2) op r(t1, t2)
<*5D0q#~" return op l(t)
@+!d@`w:z2 return op l(t1, t2)
?%0i,p@< return l(t) op
JT-Zo OZ return l(t1, t2) op
t[
MRyi)LF return l(t)[r(t)]
mLYB6 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
) D`_V.,W xO@OkCue 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:
e)bqE^JP 单目: return f(l(t), r(t));
^~ I return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
bcE DjLXq 双目: return f(l(t));
liB>~DVC return f(l(t1, t2));
pV+;/y_ 下面就是f的实现,以operator/为例
3G&1. 8 \ d;Ow8%d/ struct meta_divide
s`2o\] {
d$Xvax,C template < typename T1, typename T2 >
G j:| static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
= @f;s<v/ {
rYqvG return t1 / t2;
i
xyjl[G }
+$'/!vN } ;
_B[(/wY }A;Xd/,'r 这个工作可以让宏来做:
tpctz~ . sOW|TN>y\ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
btE+.V template < typename T1, typename T2 > \
M/qiA.C@W static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
{Q"<q`c 以后可以直接用
zYNJF>^< DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Ui.F<,E 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
m}E$6E^~O (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。。。)
"8I4]' wtKh8^:YD @wPmx*SF 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
$} Myj'`r )qIK7; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
U8mu<) class unary_op : public Rettype
B+LNDnjO] {
one>vi`= Left l;
;a`X|N9 public :
.%A2 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
dw|0K+-PH ,L;vN6~ template < typename T >
`dZ|}4[1 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6>I.*Qt \l {
ZIp=JR8o$ return FuncType::execute(l(t));
;=OH=+Rl }
._Xtb,p{ qg/5m;U template < typename T1, typename T2 >
"q.uiz+1: typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A@OV!DJe] {
rWXW}Yg return FuncType::execute(l(t1, t2));
jlBCu(.,_ }
%K7}yy&9C } ;
UJ[a&b `,Gk1~Wv O@rb4( 同样还可以申明一个binary_op
(/U1J ise}> A!t template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
MV}]i@V class binary_op : public Rettype
vNbA/sM {
cG:`Zj~4 Left l;
YC<I|&" Right r;
k Dt)S$N4n public :
iurB8~Y binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
}o-P !%r`'|9y template < typename T >
. $YF|v[= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Fr3t[:D {
bobkT|s^s return FuncType::execute(l(t), r(t));
su;S)yZb }
rgKn=8+a rbbuSI template < typename T1, typename T2 >
em}Qv3*# typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
S45>f(! {
<v k$eB8EC return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
^6>|! }
g"S+V#R } ;
,&]`
b#Rc 5Suc#0y )fc"])&8 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
1C=P #MU` 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
8 {%9%{ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
#/<Y!qV& 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。
, vyx`wDd 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Ilb
|:x"L 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。。。
`+c9m^ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
PM!t"[@& 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)
C)p<M H< 下面是修改过的unary_op
_C=[bI@ h\\2r> template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
~j#6 goKn class unary_op
n@[</E( {
t`t:qko Left l;
1e&b;l'*= <L/vNP public :
f?zK" =2]rA unary_op( const Left & l) : l(l) {}
~{Rt4o _W :k(t/*Nl3 template < typename T >
h=r<
B\Pa struct result_1
JO{-
P {
xh^ZI6L< typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
1"B9Z6jf } ;
yi-"hT` / ! template < typename T1, typename T2 >
)wzs~Fn/ struct result_2
<&EO=A {
';|>`< typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
C"Q=(3 } ;
?WtG|w [piF MxZP template < typename T1, typename T2 >
S Y>,kwHO typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
( WtE`f;Q {
>c\v&k>6. return OpClass::execute(lt(t1, t2));
$F`<&o }
3et2\wOX1x 5QFXj)hR+4 template < typename T >
LO} :Ub typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b|8>eY {
O-!fOdX8_k return OpClass::execute(lt(t));
2DCcGKa" }
8xpYQ<cax V_A,d8=lt } ;
_
kSPUP5 U>_\ MLD>"W 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
P2Qyz}!wo 好啦,现在才真正完美了。
['4\O43yv 现在在picker里面就可以这么添加了:
@FdCbPl$ ,[}yf#8@J template < typename Right >
p-'6_\F.Ke picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Y:"v=EhB {
mQ^@ \s return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
X!#i@V }
Y zBA{FE 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。
,8xP8T~Kmv !G"9xrr1 'Elj"Iiu @
Zgl> v<7Gln 十. bind
9"HmHy&:E 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。
l@tyg7CwY 先来分析一下一段例子
$nfBvf (+gL#/u
>NH4A_ int foo( int x, int y) { return x - y;}
)p!*c, bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Rgfc29(8 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Z4HA94 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
^0`<k 我们来写个简单的。
sR>`QIi(a 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
gaw4NZd)0 对于函数对象类的版本:
DD@)z0W 0 .FHdJ< template < typename Func >
W) 33;E/} struct functor_trait
\=w'HZH#+ {
kh<pLI >$h typedef typename Func::result_type result_type;
W8G9rB|T } ;
UKKSc>D1 对于无参数函数的版本:
O/DAf|X| EREolCASb template < typename Ret >
a)_rka1( struct functor_trait < Ret ( * )() >
zmB31' _ {
(@KoqwVWc typedef Ret result_type;
eC>"my` } ;
':!3jZP"m 对于单参数函数的版本:
})o~E 6 Iv( template < typename Ret, typename V1 >
|RR%bQ^{ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
^])e[RN7?n {
VG<Hw{ c3r typedef Ret result_type;
6%gB
E } ;
o%Be0~n' 对于双参数函数的版本:
fJ)N:q` kgbobolA template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
& Fg|%,fv] struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
]UX`=+{ {
gEr4zae typedef Ret result_type;
$^W-Wmsz } ;
V&Xi> X8 等等。。。
I#|ocz 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
_ yfdj[Ot` xab]q$n]k template < typename Func >
La"o)L +m_ struct func_return
,c4c@|Bh? {
{fog<1c template < typename T >
s<A*[ struct result_1
.MDYGWKt {
_Kc1 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
)Vwj9WD } ;
g3|BE2? I2TD.wuIW template < typename T1, typename T2 >
<,jAk4 struct result_2
x}tKewdOSe {
#F_'}?09% typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
M[ x_#m| } ;
2HcsQ*H]G } ;
j((hqJr IE&_!ce ?22d},. 最后一个单参数binder就很容易写出来了
mJ)tHv"7 ]EB6+x!G template < typename Func, typename aPicker >
]]>nbgGn# class binder_1
BjM+0[HC {
's)fO#
Func fn;
"Dyym<J aPicker pk;
9160L qY public :
m"n.Dz/S r)V Lf#3B template < typename T >
egfi;8]E struct result_1
cL#-*_( {
#C4|@7w% typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
vCj4;P g } ;
]bIt@GB x8Q~VVZr template < typename T1, typename T2 >
M~-h-tG struct result_2
JfMJF[Mb
{
&`\ ep9 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
5? Wg%@ } ;
! Q!&CG5l 7R: WX: binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
%*6RzJO6 `4LJ;KC( template < typename T >
W,Ty=:qm* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
CJp-Y}fGEA {
gV|Y54}T return fn(pk(t));
\7yJ\I }
*6XRjq^# template < typename T1, typename T2 >
]oEQ4 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
B%fU' {
vevf[eO- return fn(pk(t1, t2));
ilv _D~|
}
e8{^f]5 } ;
FuuS"G,S `y2ljIWJ 9\AS@SH{^T 一目了然不是么?
6}ftBmv 最后实现bind
KSc~GP_ bEd?^h KY
g3U template < typename Func, typename aPicker >
VD/&%O8n picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
ds]?;l" {
dKm`14f]@G return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
frc{>u~t }
VHW`NP 5Jl q!&B6] 2个以上参数的bind可以同理实现。
:G}DAUFN 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。
$@2"{9Z f*<ps
o 十一. phoenix
"y$ qrN- Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
|'<vrn &DLhb90 for_each(v.begin(), v.end(),
s`c?: (
b@6:1x do_
TT7PQf > [
kwlC[G$j7 cout << _1 << " , "
BSKEh"f ]
4%7s259% .while_( -- _1),
SKR;wu cout << var( " \n " )
~C|,b" )
;&
~929 );
@6b[GekZ< Cw#V`70a 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
y9!:^kDI 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
SA+d&H}Fc operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
uNbIX:L, 那么我们就照着这个思路来实现吧:
.S!-e$EJ H)5QqZ8 b[srG6{ & template < typename Cond, typename Actor >
<KLg0L<W class do_while
FJwt?3\u5 {
o/1JO_41 Cond cd;
tOH0IE c Actor act;
&@6 GI< public :
XWtiwf'K template < typename T >
hVUIBJ/5(- struct result_1
$XGtS$ {
{eR9 ;2! typedef int result_type;
oZ:{@= } ;
x=Mm6}/ i&&qbZt do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
.zSD`v@[ nxQ}&n template < typename T >
T3z(k
la typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4AHL3@x {
e4[) WNR do
dy:d=Z {
fsvYU0L act(t);
%v4ZGtKC@ }
Tpzw=bC^ while (cd(t));
w>vH8f return 0 ;
:JlDi>B }
D|Si)_
Iz } ;
ETp'oh}? M<(u A' *jF#^= 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
U$'y_}V 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
>nry0 ;z0, 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
"EH,J 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
FkB{ SCJ 下面就是产生这个functor的类:
LgHJo-+> d(S}NH <xlm
K( template < typename Actor >
Mm#[&j[Y class do_while_actor
nwf7M#3d {
4#:\?HAu! Actor act;
~NNv>5t5 public :
%+wF" do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
O
>FO> Km*<Kfcz template < typename Cond >
lIh[|] picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
]yLhJ_^ } ;
/s[DI;M$o 'ere!:GJD O&'/J8 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
xvDI 4x& 最后,是那个do_
uvB1VV4 Y=Hz;Ni xR908+>5 class do_while_invoker
&+r4 {
El6bD% \G public :
g$3>~D template < typename Actor >
r7I
B{}>- do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
m:{tgcE {
9+Nw/eszO return do_while_actor < Actor > (act);
irMd
jG }
Ro r2qDF } do_;
2jA%[L9d^ ]US[5)EL- 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
%;O}FyP 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
FT/amCRyT 最后来说说怎么处理break和continue
HC7JMj 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。
cOku1g8 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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