一. 什么是Lambda
h]vEXWpG ] 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
-qBdcbi|x) 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,
%
s@ L)qUBp@MW r4d#;S9{o $)$_}^.k class filler
B4* uS ( {
$y{.fj y3 public :
ilyF1=bp void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
+F.@n_}p-I } ;
wYLodMaYH UXh%DOq
_GM?` 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
mDk6@Gd@U qMoo#UX d|8-#.gV rGrR; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
QNXoAx%I s>W :vV@ >I-rsw2 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
g W_E 4|\ WX]O1Y @t0T+T3 二. 战前分析
|~#A?mK- 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
"G,,:H9v 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
`$XB_o%@ hk$I- )a5ON8? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ZpMv16 /* --------------------------------------------- */
@eDs)mY vector < int *> vp( 10 );
y^[t3XA6Q transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
aXzb]"> /* --------------------------------------------- */
uF1&m5^W sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
sSc~q+xz /* --------------------------------------------- */
P#Whh int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
T1R~^x1 /* --------------------------------------------- */
)wXE\$ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
,CN(;z) /* --------------------------------------------- */
NpCQ4K for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Z9MR"!0 KFRf5^ % m9\"B3sr Ux{0)"fj 看了之后,我们可以思考一些问题:
`.dwG3R 1._1, _2是什么?
8'_MCx( 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。
KhP_U{)D 2._1 = 1是在做什么?
>56fa6=3@ 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。
Bo14t*( 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。
N=7iQ@{1 |@d}O8 ^FQn\, 三. 动工
7&/1K%x9; 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
'rS\9T jKo9y Qa\,)<'D: u!HX`~q+A template < typename T >
"FhC"}N class assignment
HG< z,gE
2 {
BTYYp1 T value;
r> Xk1~<! public :
Slj
U=, assignment( const T & v) : value(v) {}
M2R krW# template < typename T2 >
YJ-<t6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
-QR]BD%J*[ } ;
h oM%|,0 ya5HAs 9<i M2(IW{ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
$tXW/ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
k@s<*C (d@(QJ =hd0Ui>x FGie*t class holder
\ykA7Y% {
1Y;.fZE public :
X[dH*PV template < typename T >
yi Xb<g+B assignment < T > operator = ( const T & t) const
lj8ficANo {
m8x?`Gw~jw return assignment < T > (t);
^+-]V9?+ }
{Y=k`t, } ;
#`=>Mza AS:k&t :w
Y%= 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:
oOLA&N-A~ T][c^K* static holder _1;
$bF+J8%D Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
QmGK!
H>3 bG* l_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
iRca c[uV 而不用手动写一个函数对象。
} _];yw xXI WEZA $!!y v'K VKu_l 四. 问题分析
L0H^S)g 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
#lSGH 5Fp? 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
kB5y}v.3 S 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
7<(U`9W/q 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
\>EUa}%xn 下面我们可以对这几个问题进行分析。
DIvxut B=X_c5 五. 问题1:一致性
;
+Ie<oW 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
LS#_K- 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Sn.I{~ VzcW9'"# struct holder
X.q#ZpK {
n4"xVDL //
#a8i($k{e template < typename T >
]i
`~J T & operator ()( const T & r) const
7-9HCP {
ashVV~\8A return (T & )r;
M[R' }
dGR #l) } ;
SQuW`EHBgs ,qdZ6bv,]| 这样的话assignment也必须相应改动:
_.,"`U; H ty9(mtH+ template < typename Left, typename Right >
:?#wWF. class assignment
3);Wgh6 {
,/Y$%.Rp Left l;
q&wv{ Right r;
Psjk
7\ public :
H<`7){iG assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
`
B+Pl6l)F template < typename T2 >
`{S4_' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
ob(~4H- } ;
]=]`Mnuxb S'AS,'EnY 同时,holder的operator=也需要改动:
Yp9%u9tNq ^c>ROpic template < typename T >
#w)D ml assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
3W?H^1t {
(R{z3[/u& return assignment < holder, T > ( * this , t);
5U JMiwP{ }
mC`U"rlK~ "eKM<S 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
N*>&XJ# 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
YR68'Sft[ DYL \=ya1 return l(rhs) = r;
j|(bdTZY: 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
AaJnRtBS~ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
d0 yZ9-t s!K9-qZl< template < typename Tp >
3=kw{r[2lM class constant_t
-gLU>I7wV {
VaylbYUCT/ const Tp t;
::G0v public :
>]l7AZ:, constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
EcmyY,w template < typename T >
QU^?a~r const Tp & operator ()( const T & r) const
Q!}LtR$ {
;!/g`*? return t;
L)/^%/! }
L@LT *M } ;
uze5u\ #jR1ti)p 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
CjlA"_!%E 下面就可以修改holder的operator=了
Qx}hiv/ 2o9IP>#u template < typename T >
LDq(WPI1# assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
RkXW(T` {
\{M/Do: return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
&IgH]?t }
gpzZs<ST 2 *@.hBi 同时也要修改assignment的operator()
H;rLU9b ?>o|H-R~5Z template < typename T2 >
.LHzaeJCX T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
"?TKz:9r 现在代码看起来就很一致了。
piKR*|F #R$[?fW 六. 问题2:链式操作
W0>fu> 现在让我们来看看如何处理链式操作。
%oEvp{I 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。
\Z ms 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。
b!xm=U 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。
fE/|U|5L[ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
`SSUQ#@ tM;S
)S(= template < typename T >
sOLR *=F{ struct result_1
o@g/,V $ {
nH^RQ'19 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
&SE+7HXw } ;
8cyC\Rs |;6l1]hk6 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:
qo" _w%{ S0<m><|kl template < typename T >
vAMr&[ struct ref
v
lsS {
kGX;x}q typedef T & reference;
hMiuv_EO! } ;
ib%x&?|| template < typename T >
H\Jpw struct ref < T &>
d4#Ra% {
{?dW- typedef T & reference;
GxIw4m9 } ;
#)xg$9LQb )d|hIW]7( 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
*t+E8)qL >O{/%(9 template < typename T >
An%V>a-[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
igW>C2J {
cs%NsnZ return l(t) = r(t);
mJ%r2$/* }
[,|Z< 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。
m9Uoq[1 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
e]+ [lq\p@ ",ic"
~ 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
63$ R') _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
ibOXh U _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
W`PK9juu +5 调用divide的对象返回一个add对象。
+(3PY e\ 最后的布局是:
3o'SY@'W Add
A/U tf0{3" / \
C3 %, pDh Divide 5
/rNY;qXM / \
hfvs'. _1 3
?nFT51t/4 似乎一切都解决了?不。
B%Yb+M&K 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。
Pc]c8~ 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。
nDvny0^a 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:
\~ <C4^Vem template < typename Right >
l!ye\ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
@T1>%oi Right & rt) const
p Nu13o~ {
ftq~AF return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
}}qR~.[ }
\Mlj
7.u] 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
r/Pg,si 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。
y|KDh'Y 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。
0;TMwE 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。
xiRTp:> 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。
&V( LeSI 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?
!9o8v0ZI 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:
&TbnZnv RpLm'~N' template < class Action >
v *:m|wl class picker : public Action
rMlbj2T {
v%aD:%wlY@ public :
]Ly)%a32 picker( const Action & act) : Action(act) {}
n.lp
ena // all the operator overloaded
bM^'q } ;
L761m7J]B sCb?TyN'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。
Q)a*bPz 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:
k5xirB_ v!`M=0k template < typename Right >
db%`-UST picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
6ldDt?iSg {
r9vC&pWZ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
9DtSYd/ }
0\Oeo8<7)~ GV[[[fu Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Nq~bO_-I 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。
sox90o 7 orU4{.e template < typename T > struct picker_maker
jA]xpf6} {
rfPJBD{Ve typedef picker < constant_t < T > > result;
E>V8|Hz; } ;
o`sn/x template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
L,kF] {
N]=.I typedef picker < T > result;
aVtwpkgZ } ;
MoFZ Ahebr{u 下面总的结构就有了:
h'jnc. 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。
Aio0++r- 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。
be@MQ}6> picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
tIvtiN6[|l 至此链式操作完美实现。
dvj`%?= HxM-VK ' l;;:3: 七. 问题3
i gQyn|
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。
1IsR}uLh [,e_2< template < typename T1, typename T2 >
eX$Biv1N ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
``\H'^{B {
L`p[Dq. return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Gce_gZH7{ }
%q!nTGU~ /;>EyWW 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
bVrvb`0
)Ob{] template < typename T1, typename T2 >
>]`x~cE.5 struct result_2
a&<<X:$Hy {
oc?VAF typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
r#j*vO ' } ;
9PBmBP~ SW=p5@Hy{ 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?
["7}u^z@<+ 这个差事就留给了holder自己。
n#R!`*[ {F4: ,8
.`; template < int Order >
~+g5?y class holder;
TvP# /qGgG template <>
BOG )JaDW class holder < 1 >
_Dv^~e1c {
v7R&9kU{ public :
E5dXu5+ye template < typename T >
Ob6vg^# struct result_1
)>/c/B {
Gg+>_b{S5T typedef T & result;
j{PX ~/ } ;
F,
"x~C template < typename T1, typename T2 >
(!b:
gG struct result_2
bODl
q {
oK>,MdB typedef T1 & result;
7~16letQ } ;
76m[o template < typename T >
j.6kjQN typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
=bDG|:+ {
aI<~+ ] return (T & )r;
}:%pOL n }
g U?) template < typename T1, typename T2 >
sa` Yan typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Q@8[q l1l {
Vo%d;>!G\; return (T1 & )r1;
qj1z>,\ }
-:,h8JyMP } ;
"jHN#} |(SW template <>
dc05,Bz class holder < 2 >
BUb(BzC {
zCHr public :
B /W$RcV template < typename T >
P5>CSWy% struct result_1
j1ZFsTFMWp {
]c)SVn$6 typedef T & result;
_#C}hwOR>X } ;
z+*Z<c5d template < typename T1, typename T2 >
z7q2+;L struct result_2
FT~^$)8= {
L3AwL)I typedef T2 & result;
'T[zh#v>S } ;
i.sq^]j template < typename T >
{Fi@|' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
RY{tX` {
aJ8pJ{,P return (T & )r;
#E9['Jn Z }
{n]sRz template < typename T1, typename T2 >
x1wxB
1)2 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
{0 ~0 {
X}(0y
return (T2 & )r2;
Rs`a@Fn }
{ZXC%(u } ;
?N*0S'dY d 4]%Wdvf $]kg_l) 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
v=tj.Vg 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Yys~p2 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
bSf(DSqx /BM1AV{s6 return l(i, j) = r(i, j);
`fZD%o3l 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
AiZFvn[n8 Hc]1mM return ( int & )i;
W(h8!} return ( int & )j;
;YDF*~9u 最后执行i = j;
Eap/7U1Q 可见,参数被正确的选择了。
pFTlhj)1 IY6_JGe_w ~lqGnNhh7 NRisr | ",[C3Jg 八. 中期总结
ex\W]5 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
( 'n8=J 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
]M;6o@hq 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
-fJ@R1] 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
YX`=M TE%#$q mSzpRa ~9r!m5ws [!@oRK=~ U}w+`ZLN 九. 简化
|90
+)/$4 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
:KSor}t 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
t*d >eK`:N 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
HDVl5X`j' 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
3;MjO*- +-*/&|^等
RP,:[}mPl 2. 返回引用。
s
S5fd)x =,各种复合赋值等
s!ZW'`4!z 3. 返回固定类型。
xs'kO= 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
y[p$/$bgC5 4. 原样返回。
7grt4k operator,
eKVALUw 5. 返回解引用的类型。
g&+Y{*Gp operator*(单目)
hyb +#R 6. 返回地址。
U2V^T'Y[ operator&(单目)
>u5g?yzw 7. 下表访问返回类型。
%,,`N I{ operator[]
FU\/JF.j 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
'Z.OF5|eGT operator<<和operator>>
9G#8%[W E-sSRt OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
hA*Z'.[ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
N(:nF5>_ e(~'pk"mZ template < typename Left >
.3a:n\tY struct value_return
M_h8#7 {G {
@1v3-n= template < typename T >
cXS;z.M\_ struct result_1
5[,+\ {
UU iNR typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
eQU-&-wt0 } ;
eC6>yD6D 4D^ M<Xn template < typename T1, typename T2 >
&so-O90 struct result_2
^^7L"je]g {
R2}kz. typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
?}'N_n ys } ;
=U4f}W; } ;
D:wnO|: 9ZDVy7m\i- 7_9+=.
+X5 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
i`[#W(m N;-/w ip 下面我们来剥离functor中的operator()
.E+OmJwD 首先operator里面的代码全是下面的形式:
[ rQMD^:M$ 1.'(nKoq return l(t) op r(t)
F:M>z= return l(t1, t2) op r(t1, t2)
I@n*[EC return op l(t)
x3Nkp4=Xd return op l(t1, t2)
{(rf/:X!p return l(t) op
P+Wm9xR2d return l(t1, t2) op
,YjxCp3 return l(t)[r(t)]
VmN}FMGN return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Q_ctX|. tww=~! 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:
69>/@< 单目: return f(l(t), r(t));
/0(%(2jIWl return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
V\0E=M*P 双目: return f(l(t));
yO00I`5 return f(l(t1, t2));
}MP>]8Aq 下面就是f的实现,以operator/为例
Lbcy:E*g SAR=
{/ struct meta_divide
K*1.'9/ {
=J](.78 template < typename T1, typename T2 >
!}_b| static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
pe.Ml7o" {
p}uncIod return t1 / t2;
vwmBUix }
>p0KFU } ;
M7rIi\4K4 J/ vK6cO\ 这个工作可以让宏来做:
cMaOM}mS TN\|fzj #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
\w%@?Qik template < typename T1, typename T2 > \
Huc|6~X static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
49AW6H.JT 以后可以直接用
Hkege5{ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
k2r3dO@q 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
f"dSr
(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。。。)
L0L2Ns lj4o#^lC 1Ipfw 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
E8ta|D wksl0:BL template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
5wv fF.v class unary_op : public Rettype
.t= {
'1Y\[T* Left l;
?T!)X)A# public :
2%]Z
Kd unary_op( const Left & l) : l(l) {}
'RbQj}@x v7,$7@$:\ template < typename T >
V
kjuyK typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Jxa4hM0 {
-DjJ",h( $ return FuncType::execute(l(t));
n<7u>;SJQ }
|gx~gG< ;j9\b9m template < typename T1, typename T2 >
ac8P\2{" typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ok{!+VCB5 {
BUsV|e\ return FuncType::execute(l(t1, t2));
/|u]Y/ * }
$*v 20 } ;
mBpsgm:g^ $?/Xk%d+ "$E!_ 同样还可以申明一个binary_op
O[hbu ![
]tdo& template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
N>}K+M> class binary_op : public Rettype
.e
_D3Xp< {
L(1,W<kYg Left l;
q* y9/HnI Right r;
= C'e1=] public :
MZP><Je& binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
3@cJ= X+gz+V/ template < typename T >
AINFua4 A typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MMA@J {
im?XXsH' return FuncType::execute(l(t), r(t));
u<y\iZ[
}
w[A3;]la r4NT`&`g? template < typename T1, typename T2 >
NX""?"q typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
LjQ1ar\ {
?-F'0-t4% return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
]qza*ba }
~Yz/t } ;
TnU$L3k gAUQQ s^t1PfP(, 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
]o+|jgkt] 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
*T2&$W|_a DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
[ 6o:v8&3 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。
ty< tv|p 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
7n95>as 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。。。
*-!ndbf 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
cf!k
9x9Z 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)
=]xk-MY"|R 下面是修改过的unary_op
gcCYXPZp Rw{v"n template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
(l P4D:X class unary_op
GK+\-U)v {
PRlo"kN Left l;
qf=[*ZY fG$.DvJuK public :
JiLrwPex[ ft qW3VW unary_op( const Left & l) : l(l) {}
nW%=k!'' vhEs +j template < typename T >
1V3J:W#; struct result_1
Aq]'.J=4 {
RS02>$jo typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
n4&j<zAV{ } ;
/0B?3&H HbSx}bM_9 template < typename T1, typename T2 >
3&Rqz9 W struct result_2
$K fk=@ {
B4ze$# typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
>E=a~ O } ;
@R{&>Q:. yqI|BF` template < typename T1, typename T2 >
`BD`pa7.% typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\s'6)_ {
c'R|Wyf return OpClass::execute(lt(t1, t2));
^%JWc 3jZ }
^umAfk5r?H _*I6O$/> template < typename T >
[?*^&[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{!h[@f4 {
/p"R}&z return OpClass::execute(lt(t));
a!]%@A6p }
<~w#sIh 9~I WGj? } ;
e?WR={ 2Wtfx"
.y 7Y:s6 R| 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
kw'D2692 好啦,现在才真正完美了。
^)~M,rW8c 现在在picker里面就可以这么添加了:
E !M+37/ +%v4Ci"%y template < typename Right >
Q2JjBV< picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
BW 7[JD {
W9~datIh> return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
O~VUViS6$ }
$h9!"f[|j 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。
qa0Zgn5 q v%^H9aK_ Fu$sfq l1S1CS NQ!F` 十. bind
ZxWV,s&p 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。
7Wu2gky3 先来分析一下一段例子
NYeg,{q ~@;7}Aag oL;/Qan int foo( int x, int y) { return x - y;}
ZlzFmNe60 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
O"Q=66.CR bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
, +^db) 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。
Jo0x/+?,+ 我们来写个简单的。
=[&Jxy>Y 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
y6oDbwke 对于函数对象类的版本:
2RCnk&u 1Rh&04O>VL template < typename Func >
:.,I4>b2 struct functor_trait
r[~$ {
3'wBX typedef typename Func::result_type result_type;
0% /M& N } ;
mN`a]L' 对于无参数函数的版本:
"x11 YM{F I
f(_$> template < typename Ret >
:>k\uW struct functor_trait < Ret ( * )() >
*QX$Mo^E {
6FE[snw typedef Ret result_type;
y~fy0P:T } ;
e_I 8Jj4 对于单参数函数的版本:
Sa0\93oa sIpK@BQ' template < typename Ret, typename V1 >
cW
RY[{v struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
-vyC,A {
fCKcv | typedef Ret result_type;
":Q^/;D}U } ;
- M]C-$ 对于双参数函数的版本:
JF7T1T [ ,dsVd template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
?2M15Q struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
]WG\+1x9 {
4ZIXG,@mZJ typedef Ret result_type;
ll#PCgIm
} ;
6= 等等。。。
L4!$bB~L- 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
xiI!_0' pnD#RvmW2e template < typename Func >
Lv_>cFJ}[ struct func_return
46vz=# ,6L {
x~W&a*WNT template < typename T >
[8"nRlXH struct result_1
-+L1Hid.7 {
U5klVl typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
6V)# Yf } ;
&~j"3G;e V{n pK( template < typename T1, typename T2 >
43eGfp'
struct result_2
dCHU* 7DS {
FUDMaI typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
i@2?5U>h } ;
Z'EZ PuZ!' } ;
K46\Rm_:B; *"#>Ov> = *sP,
6 最后一个单参数binder就很容易写出来了
aAX 8m
I{E10; template < typename Func, typename aPicker >
(]ORB0kl class binder_1
!v^D
j'] {
?.T=(- Func fn;
C}Khh`8@5. aPicker pk;
P"- ,^?6 public :
Q>.-u6(& (\Dd9a8V- template < typename T >
<_NF struct result_1
ON=xn|b4 {
U $+rlw} typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
c<e$6:|xM } ;
-i58FJ`B ?J>^X-z template < typename T1, typename T2 >
~2pctqMA struct result_2
uy B
?-Y+ {
2LgRgY{Bl typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
U'@_fg } ;
#Zfg p<$z!|7m binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
iJq}tIk#2' ^7(zoUn: template < typename T >
e'u9 SpJ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w;X-i.%` {
?p/i}28=y return fn(pk(t));
')go/y`YK }
Yh4e\]ql~N template < typename T1, typename T2 >
sR #( \ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k{9s>l~' {
1MOQ/N2BR return fn(pk(t1, t2));
TVKuvKH8U }
HmQuRW } ;
+HNQ2YZ 0Ebs-kP ^f>+5G 一目了然不是么?
lB,.TK 最后实现bind
eRD s?n3F 3 bGpK9M~ #Jg)HU9
template < typename Func, typename aPicker >
?(hdV?8)P picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
(0^u {
5&6S["lt return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
~`T3 i }
~g)gXPjke jiz"`,-},O 2个以上参数的bind可以同理实现。
C2FewsRz 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。
_v<EFal ]{Iy< 十一. phoenix
WM:we*k8h Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
K6_{AuL}4 Q+gQ"l,95 for_each(v.begin(), v.end(),
+.5 /4? (
,+%$vV
.g\ do_
D.4=4"qMi [
<SOC cout << _1 << " , "
ABB4(_3E ]
]uj6-0q){W .while_( -- _1),
or>5a9pj cout << var( " \n " )
jbGP`b1_ )
V#=o< );
(Z;-u+ }. b$H{|[ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
I[G<aI! 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
^. M*pe operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
do C8! 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Rmd;ug9 ,L_p"A q:nYUW o template < typename Cond, typename Actor >
M)3h 4yQ class do_while
>:wk.<Z- {
!})+WSs'"s Cond cd;
GbZA3.J]yl Actor act;
zHu:Ec7 public :
N 4,w template < typename T >
L@[bgN`=v struct result_1
5Z;Py"% {
$RF"m" typedef int result_type;
>GZF\ER } ;
S liF$}J N*o+m~:y do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
VY![VnHsB S9xC> |< template < typename T >
3-_4p8OK typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ExnszFX* {
:!aFfb[" do
{`1zVT p[< {
{O!fV<Vx 9 act(t);
A)VOv`U@2 }
wV(_=LF while (cd(t));
Ie+z"&0 return 0 ;
12k)Ek9 }
@c.QrKSaD } ;
-|ee=BV ozGK
-$ 5a_K|(~3I 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
L-=^GNh 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。
4#=^YuKaF1 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。
E7j]"\~ i 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。
V:l; 2rW 下面就是产生这个functor的类:
`#9ZP JbG+ysn a:P%
r template < typename Actor >
7AtJ6 class do_while_actor
BfhOe~+i {
f)gA.Rz Actor act;
s<^UAdLnl public :
;,9|;)U?u do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
r)*KgGsk I-+D+DhRx template < typename Cond >
TrHBbyqk picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
b%pLjvU } ;
+fKLCzj iUSs) []H> |ukEnjI`u 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
i\,#Z! 最后,是那个do_
_D
z4}:9 K _y;<a] ~9x$tb x- class do_while_invoker
A"w
1GBx {
QDSB
<0j public :
5w{_WR6, template < typename Actor >
'fZHtnmc0 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
+}*]9nG {
, gz:2UY# return do_while_actor < Actor > (act);
x/5%a{~j2 }
BcA:M\dK% } do_;
%hOe `2#$ 8<IOX 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
`)K1[& 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
.PxtcC.K 最后来说说怎么处理break和continue
l"O=x t`m{ 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。
Tpkm\_ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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