一. 什么是Lambda
*r Y6 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
@^oOXc,r$ 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,
_ETG.SYq +v:t rMIr&T #W,BUN} class filler
ab8uY.j {
1TbY,3W public :
VyH'7_aU void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
y6ntGrZ}$ } ;
^OKCvdS <d~P;R(@ DytH} U" 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:
~TCz1UWV U2z1HIs Um9Gjd rmmN2+H for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
>=-w2& ?1JVzZ4H ;Pik}, 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
=vLeOX \tTZN =8S*t5
=,&PD(. 二. 战前分析
+h^>?U, 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。
|
Zx 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
X=)Ue "M5P-l$p} Q{6Bhx *> for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ss'#sPX /* --------------------------------------------- */
:U!kn b"/> vector < int *> vp( 10 );
Iih~W& transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
e`ti*1]q /* --------------------------------------------- */
z?`&HU Nf sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
>oi`%V /* --------------------------------------------- */
MjCD;I:C. int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
uc9t0]o=h /* --------------------------------------------- */
}I<r=? for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
9X&Xc /* --------------------------------------------- */
&1Dq3%$c for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
nPh5(&E KCd}N %cMX]U ?WE#%W7U 看了之后,我们可以思考一些问题:
:&ir5xHS 1._1, _2是什么?
<4SY'-w 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。
IMLk{y%6 2._1 = 1是在做什么?
T!e]= 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。
)$K )`uqb Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
=?>f[J5 q15t7-Z6 braHWC'VYg 三. 动工
aOHf#!/"sb 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
f<WP<!N% ^lhV\YxJ i:W.,w%8 [2I1W1pd template < typename T >
5Z/x Y& class assignment
89T xd9X {
XB*)d
9'8 T value;
O@r%G0Jge public :
UN#XP$utY assignment( const T & v) : value(v) {}
.g71?^?( template < typename T2 >
lPyGL-Q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
.&dW?HS } ;
c?B@XIl f tW- $Kgw6 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
S~L$sqt 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
rC.z772y% {]1o($.u Yl%1e|WV mne4u W class holder
-
y[nMEE {
>+y[HTf- public :
rZ`ob x\S template < typename T >
9r.Os assignment < T > operator = ( const T & t) const
*TQXE:vZ[ {
umZy=KHj return assignment < T > (t);
0o~? ]C }
KDr?<"2L } ;
9TRS#iVL+* -N;$L~`iAt l&l&eOE 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:
a@:(L"Or :VpRpj4f static holder _1;
o1<Y#db[ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
5v6 x HwTb753 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^`>,~$Q 而不用手动写一个函数对象。
/f_w@TR\{ )
=-$>75Z D^ZG-WR ;hb;%<xqT 四. 问题分析
e;L++D 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。
Vg'vL[Y 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。
ZXV_Dc 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
5{nERKaPf 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
F]]1>w*/0 下面我们可以对这几个问题进行分析。
xUl=N ?WPuTPw{ 五. 问题1:一致性
EH{m~x[Ei 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?|
~L\KMB/9e= 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
|Iei!jm x=>B 6o-f struct holder
ybLl[K(D= {
2F*spu
//
278:5yC template < typename T >
3cfJ(%'X T & operator ()( const T & r) const
4/UY*Us& {
Wno{&I63 return (T & )r;
u^.7zL+ }
w#|uR^~ } ;
i) v
] <q@/Yy32 这样的话assignment也必须相应改动:
@@~OA>^ fA"N5qQI( template < typename Left, typename Right >
O@.C.5Ep class assignment
;e,_F/@` {
q.sErr[zc Left l;
tt5t(+5j Right r;
!p$HS0c public :
P^9y0Q assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
}-YM>q template < typename T2 >
JSz;>
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
pG"pvfEl9f } ;
yOR]r+8 b(^/WCykH 同时,holder的operator=也需要改动:
W^j;"qj E D0\k $ template < typename T >
2ZTz{|y assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
y!_*CYZ~m {
S,ZlS<Z# return assignment < holder, T > ( * this , t);
MLD1%* &0 }
@bs
YJ4-V s
Dq{h 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。
7{jB!Xj 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
2to~=/. Jr|"QRC return l(rhs) = r;
~,#zdm1r@ 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。
sBUK v(U) 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
\"=4)Huv dCq-&3?t template < typename Tp >
*}fs@"S
class constant_t
bY`
b3 {
&Xh8j^p' const Tp t;
HURrk~[ public :
iCd$gwA>F constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Pw c)u& template < typename T >
GD(gm,,) const Tp & operator ()( const T & r) const
F)fCj^zL {
_:dt8+T# return t;
C8ss6+k& }
3=YK" 5J } ;
vh+ '
W %3p~5jhm1 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
}
@r|o:I 下面就可以修改holder的operator=了
117`=9F *xHj* template < typename T >
nsf.wHGZ"J assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
4pU|BL\j {
:+?eF^5 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
ng,64(wOY }
Eo
h4#fZ\N ,_SE!iL 同时也要修改assignment的operator()
#B_Em$ {7EnM1] template < typename T2 >
wY$'KmNW T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
T2EQQFs 现在代码看起来就很一致了。
=;tDYuFc! `Uz2(zqS 六. 问题2:链式操作
D,$!.5OA 现在让我们来看看如何处理链式操作。
j%w}hGW%, 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。
k@}?!V*l 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。
Evjvaa^ 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。
|[6jf!F 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
AQ}(v,DOb &P2tzY' template < typename T >
Q4~/Tl; struct result_1
[Eq7!_3 {
|A .U~P): typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
+-%&,>R } ;
;i;2cq YgiLfz iT 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:
&\n<pXQ tr[(,kX template < typename T >
mBAI";L3 struct ref
aL)}S%5o? {
[nSlkl
typedef T & reference;
mZ%"""X\Ei } ;
2Ra}&ie template < typename T >
5Q/&,NP struct ref < T &>
!UzMuGj {
8%+F.r typedef T & reference;
Wi;wu* } ;
)Bz2-|\ d17RJW%A 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
yW=I*f M53{e;.kN template < typename T >
wP|Amn+; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
SRP.Mqg9 {
CIt%7
\c return l(t) = r(t);
tVUC@M>' }
<bvbfS 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。
4z;@1nN_8a 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
\zx &5a
# {zckY 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
4J~ZZ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
bUcEQGHcZ= _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
m2{DLw". +5 调用divide的对象返回一个add对象。
,ORwMZtw{H 最后的布局是:
;nSOeAF)Q Add
sY-
]
Q / \
T"bH{|:%*= Divide 5
:m&cm%W]ts / \
w4AA4u _1 3
AhyV 似乎一切都解决了?不。
UnE[FYx 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。
|>'.( 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。
13JZ\`ceb 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:
*ku}.n _L^(CFE template < typename Right >
_ArN[]Z assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
x$SxGc~4gb Right & rt) const
<<SUIY@X {
$>M-oNeC return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
w7#9t }
,P>xpfdK 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
On`T
pz/ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
1(YEOZ
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
hvFXYq_[O 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
?'8(']/ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
Nn/f*GDvK 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
HxAN&g*: 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
39yp1 #$dEg template < class Action >
!T|q/ri class picker : public Action
X]1Q# $b {
&i5MRw_]] public :
S|K#lL picker( const Action & act) : Action(act) {}
2{Johqf // all the operator overloaded
*x<3=9V } ;
?cB:1?\j rlpbLOG` 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。
\/8oua_) 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:
pYBY"r <E&8g[x6 template < typename Right >
$sxm MP picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
P}re"<MD {
L|`(u return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
x
&
ZW
f? }
0XzrzT"& AE@N:a Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
ll^#I/ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
6rll0c~ \UEO$~Km template < typename T > struct picker_maker
\i.Yhl:O {
HZl//Uq typedef picker < constant_t < T > > result;
-Pt']07E } ;
JVe!(L4H template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
bd;?oYV~ {
FhFP M)[ typedef picker < T > result;
DkA@KS1Dq } ;
K\VL[HP- %+bw2;a6 下面总的结构就有了:
X4$86 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
1
k\~% picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
v?L`aj1ox picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
4Q?3gA1 至此链式操作完美实现。
V"u .u ,3,(/%=k 7i##g, 七. 问题3
[B1h0IR 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
Oh'C[ 6V&HlJH
template < typename T1, typename T2 >
c?t,,\o(} ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rYfN {
2'-!9!C return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
sKniqWi }
x@Ze%$' '\wZKYVN 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:
*1b1phh0/ Naa
"^ template < typename T1, typename T2 >
d) $B struct result_2
k.6gX<T {
o/\f+iz7 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
5)=YTUCk } ;
XNaiMpp' ><DXT nt'x 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
u}(K3H3 这个差事就留给了holder自己。
!g2~|G LQ{z}Ay P/Zp3O H template < int Order >
g+pj1ycw/ class holder;
,b'QL6>` template <>
^77X?nDz=h class holder < 1 >
%|o2d&i {
~&%&Z public :
LEJn
1 template < typename T >
O
<#H5/Tq struct result_1
8h$f6 JE {
j1i<.,0g typedef T & result;
&Ndq^!e } ;
d3&l!DoX template < typename T1, typename T2 >
`&/~%> struct result_2
Z9p`78kYyh {
*Hed^[sO typedef T1 & result;
Rdj/n : } ;
oaGpqjBGQ template < typename T >
i"GCm` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
9*CJWS; {
yr[HuwU return (T & )r;
3aERfIJyE }
C| g]Y 7 template < typename T1, typename T2 >
) mh,F#"L typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Nu4PY@m]C {
)9~-^V0A^> return (T1 & )r1;
%"=qdBuk }
vE$n0bL2 } ;
>pj)va[Q <F&53N&Zc template <>
R.)w
l class holder < 2 >
@lu`oyM {
/=+Bc=<lZ public :
~0T,_N template < typename T >
$(N+E,XB struct result_1
wdLlQD {
cIB[D. typedef T & result;
-esq]c%3 } ;
Y8@TY? template < typename T1, typename T2 >
gK",D^6T*Y struct result_2
f@aFs]xV {
GI[XcK^*w typedef T2 & result;
`\M}~ } ;
aC,?FWm template < typename T >
cM;,n X %/ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
CMviR<. {
Jknit return (T & )r;
bc%N !d }
c?7Wjy template < typename T1, typename T2 >
2/f!{lz ]( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
HE.YfD) {
TBu[3X% return (T2 & )r2;
mY0FewwTy }
*]+5T-R% $ } ;
rpMjDjW /~}<[6ZGCY mj|TWDcj+ 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> >。
<}n"gk1is 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
\\v1\ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
54>gr1B z z2'h> return l(i, j) = r(i, j);
WOR H4h9 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
wpV)y Q^ v i~NfD@s return ( int & )i;
Cy2)M(RW return ( int & )j;
.e1Yd8 最后执行i = j;
k^e;V`( 可见,参数被正确的选择了。
Qm5Sf=E7Q Mcm%G# DQyy">]Mh ty-erdsP zOsk'ZE& 八. 中期总结
\
ix&U 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:
hVf;{p
& 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
u~\l~v^mj 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
(^9dp[2 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
~%Xs"R1c, -_+,HyJP HqoCl \>lDM "c*&~GSE4 JH`oa1b 九. 简化
_}3NLAqg 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。
3JXKpk? 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Kp?j\67S 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:
G*'1[Bu 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
&N:`Rler +-*/&|^等
NhF<2[mt 2. 返回引用。
{/}p"(^ =,各种复合赋值等
~LSD\+ 3. 返回固定类型。
iiD}2yb 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
ZxU3)`O 4. 原样返回。
XI7:y4M operator,
N)Qz:o0W 5. 返回解引用的类型。
+p): operator*(单目)
!bQqzny$R 6. 返回地址。
"
'TEBkj|u operator&(单目)
X3l?
YA 7. 下表访问返回类型。
'-NHu + operator[]
'Z82+uU% 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Vk?US&1q} operator<<和operator>>
P-)`FB zelM}/d OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
;|AyP 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
B~7]x;8h WeE1 \ template < typename Left >
141XnAb)I struct value_return
M.0N`NmS {
SPo}!&p$~ template < typename T >
P2=u-{?~ struct result_1
ew
4pAav {
q:-1ul typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
,;~@t:!c } ;
^;mnP=`l[ gQ=l\/H template < typename T1, typename T2 >
G[ gfD\ struct result_2
w
.+B h {
|jJ9dTD8/ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
?
H7?>ZE } ;
sQgJ`+Y8_ } ;
LypBS]ru n2;Vrs,<1& {mmQv~|5q 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
NK$BF(HBi %w#8t#[,6 下面我们来剥离functor中的operator()
c'&\[b(m 首先operator里面的代码全是下面的形式:
#B&%Y6E5 E0aJ~A(Hv return l(t) op r(t)
v%!'vhf_K return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Ae|bAyAK return op l(t)
j,CVkA*DY return op l(t1, t2)
^Kfm(E return l(t) op
;b;Bl:%? return l(t1, t2) op
Zil<*(kv{ return l(t)[r(t)]
vd#BT$d? return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
`|f1^C^ $.T\dm- 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
}CB9H$FkCY 单目: return f(l(t), r(t));
|P(8T' return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
j5V{,lf 双目: return f(l(t));
)F65sV{ return f(l(t1, t2));
EJaGz\\ 下面就是f的实现,以operator/为例
s]Qo'q2 {RHa1wc struct meta_divide
=sh3&8 {
~xU\%@I\ template < typename T1, typename T2 >
m`6=6(_p static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
3"p'WZ> {
5[|ZceY return t1 / t2;
}^]TUe@a }
5 ]l8l+ } ;
TpAso[r ~Zo;LSI 这个工作可以让宏来做:
@JU
Xp
prO ~g #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
IUSV\X9 template < typename T1, typename T2 > \
rhj_cw static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
N%fDgK 以后可以直接用
9/$Cq DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
l } WvO] 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
!]2`dp\! (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。。。)
%1z`/B _l{_n2D- U_<k*o@: 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
y?ypRCgO.u HA]5:ck template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
T/iZ"\(~w class unary_op : public Rettype
)kvrQ6 {
_<6B.{$\7m Left l;
`=19iAp. public :
zr^"zcfz& unary_op( const Left & l) : l(l) {}
E?cf#;2h8m Bz4;R9_%I template < typename T >
;(Kj-,> typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
DQ9}('^ {
z(Q 5?+P return FuncType::execute(l(t));
mae@L }
\.Z
/ &*9' 0 template < typename T1, typename T2 >
M {Hy=:K+ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
" mB
/" {
K-4o_:F return FuncType::execute(l(t1, t2));
J>Bc-%.Q }
*IIuGtS } ;
&2,^CG .'zcD^ `[F[0fY- 同样还可以申明一个binary_op
-I.BQ @H61^K< template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7;$[s6$ class binary_op : public Rettype
~%QI#s?| {
O[W/=j[ Left l;
[BuAJ930#5 Right r;
Yk=2ld;; public :
O[15xH, binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
LjPpnjU YWhp 4`m template < typename T >
'Oa(]Br[ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I;+>@Cn(g< {
*s$:"g- return FuncType::execute(l(t), r(t));
?9ScKN }
oL
-udH tLzKM+Ct# template < typename T1, typename T2 >
A0 $ds typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xew s~74L {
i9v|*ZM" return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
_l=X?/ }
Uu~~-5 } ;
As>P( 36\_Y?zx% } T&~DVM 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
MTAq}8 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
DTz)qHd#X DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
8]&\FA 8 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。
_ pO1XM 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Hgbrlh 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。。。
9@wmngvM*Y 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
]:svR@E 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)
O7z5,- 下面是修改过的unary_op
{9XQ~t"m^ H&uh$y@ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
f J+ class unary_op
lX/:e= {
wG
X\ub#! Left l;
Bj*
M
W |Fe*t public :
:&BE-f F5%IsAH unary_op( const Left & l) : l(l) {}
AYv7-!Yk Ypwn@?xeP template < typename T >
]:.9:RmEV struct result_1
d /lV+yZ {
+k\cmDcb typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
}TRVCF1 } ;
+l;A L5h b] ~ template < typename T1, typename T2 >
?<U">8cP struct result_2
/-&2>4I {
RuWu#tk typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
nTCwLnX(O } ;
qL~|bfN ZG8Xr"
template < typename T1, typename T2 >
&VT O9d typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ue(\-b\) {
k;Ask#rs return OpClass::execute(lt(t1, t2));
rT';7>{g }
{ZKXT8' l(d3N4iz template < typename T >
#A=ER[[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
hE;BT>_dn {
G-5ezVli return OpClass::execute(lt(t));
`Hd~H }
6"/4@? 4ZtsLMwLD } ;
I8VCR8q )wCV]TdF [ps5 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
PG@6*E 好啦,现在才真正完美了。
5G l:jRu 现在在picker里面就可以这么添加了:
V;uFYt;E k:#u%Z template < typename Right >
:(#5%6F picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
B}^l'p_u {
Z4369 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
2X6L'!= }
4DsHUc6 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。
LN`Y`G|op /ommM 9](RZ6A+o d$:LUxM# DVjwY_nG7 十. bind
1@xdzKua1 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
v0KJKrliGO 先来分析一下一段例子
k1~? }+<e Z ty9O8g 23/;W| int foo( int x, int y) { return x - y;}
naVbcY bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
v$#l]A_D bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
T9bUt | 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。
lsKQZ@LN` 我们来写个简单的。
i!yE#zew 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
G$VE
o8Blb 对于函数对象类的版本:
8dwKJ3*. IGF25-7B template < typename Func >
f0+vk'Z struct functor_trait
NR98]X {
:H>0/^Mg0 typedef typename Func::result_type result_type;
w+iIay } ;
^y[- e9O| 对于无参数函数的版本:
.1jeD.l gjn1ha"h%. template < typename Ret >
^J)0i_RS struct functor_trait < Ret ( * )() >
*vOk21z77d {
Fhga^.5U& typedef Ret result_type;
czT]XF } ;
i JS7g 对于单参数函数的版本:
^xQPj6P} 3<_=Vyf template < typename Ret, typename V1 >
^u> fW["[ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
F$jfPy-f {
AA0\C_W0p typedef Ret result_type;
z@v2t>@3k } ;
VM<$!Aaz 对于双参数函数的版本:
qO[_8's8 r0q?e`nsA template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
OM81$Xo= struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
iH8V] % {
MzE1he1 typedef Ret result_type;
t]E@AJOK } ;
009Q#[A 等等。。。
F8|m i`f- 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
2yV^'o) P4fnBH4OQ template < typename Func >
mI5!rrRD| struct func_return
2^y*O {
yiMqe^zy template < typename T >
.JV y}^Q\ struct result_1
f([d/ {
vF)eo"_s* typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Qcn;:6_&W } ;
,,]<f*N wK0],,RN,h template < typename T1, typename T2 >
~>XqR/v struct result_2
NRazI_Z {
(Ta (Y=!uq typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
.0p'G}1 } ;
Ll, U>yo } ;
dUv(Pu(.# pO)5NbU 9ePom'1f1 最后一个单参数binder就很容易写出来了
77-G*PI*I ~.CmiG.7 template < typename Func, typename aPicker >
N v6=[_D class binder_1
qWD(rq+9 {
ZqXp f Func fn;
(XEJd4r aPicker pk;
]I\9S{? public :
Uh+6fE]p ]q/USVj{ template < typename T >
k:URP`w[X= struct result_1
(*9-Fa {
OoQLR typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~ 1~|/WG } ;
`eeA,K_ Z9eP(ip template < typename T1, typename T2 >
1Cw
HGO struct result_2
xqfIm%9i} {
A2SDEVU typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
L~C:1VG5 } ;
-_= m j <u/(7H binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Cv[1HO< nPk&/H%5hn template < typename T >
/@U bN\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z1.v%"/( {
*,28@_EwY return fn(pk(t));
7&u$^c S( }
WEtPIHruyt template < typename T1, typename T2 >
!|8"}ZF typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&@=W+A=c~ {
J?Oeuk~[D return fn(pk(t1, t2));
qG +PqK; }
J~C=o(r } ;
U$;UW3- -b|"%e<' V[n,fEPBr 一目了然不是么?
ja6V*CWb 最后实现bind
;SX~u*`R !+]KxB eJeL{`NS template < typename Func, typename aPicker >
KDb`g}1Q picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
0{ {
}}Z2@} return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
MjWxfW/ }
J|vg<[ kK/XYC
0D 2个以上参数的bind可以同理实现。
qae|?z 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。
Cj$:TWYIh[ dsH*9t:z 十一. phoenix
TFAR>8Nm Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
VfozqUf '8[;
m_S for_each(v.begin(), v.end(),
Tgh?=]H (
-hc8IS do_
v0?SN>fZ [
vmh>|N4a7 cout << _1 << " , "
3gnO)"$ ]
RC?vU .while_( -- _1),
9ENI%Jz cout << var( " \n " )
{h
PB% )
UZ#oaD8H6 );
Vf<q-3q ;e< TEs 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:
%NM={X|' 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
/4@
[^}x operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
z:Z-2WV2o 那么我们就照着这个思路来实现吧:
SlwQ_F"4L JW)f'r_f /nn~&OU template < typename Cond, typename Actor >
Cc;8+Z=a?G class do_while
X yiaRW {
E^Q
J50 Cond cd;
q^?a|l Actor act;
Qqx!'fft public :
Cy*.pzCi template < typename T >
[P6m8%Y|s struct result_1
p_X{'=SQ1 {
m)3M) 8t typedef int result_type;
w)B?j } ;
crN*eFeW klH?!r& do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
K?r k/sfak{Q template < typename T >
gS8+S\2 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%V+"i_{m {
:H wdXhA6 do
EB*C;ms {
&AWrM{e act(t);
*")*w> R }
(m6V)y while (cd(t));
[cco/=c return 0 ;
v$w}UC%uf }
Y}:4y$< } ;
P+=m. A^#\=ZBg1 ;8dffsyq 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
;Rpib[m 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。
*8po0s 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。
>]_^iD]*t 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。
*HUXvX|-% 下面就是产生这个functor的类:
79D~Mau# t
7o4 aBl" ZO/u3&gU template < typename Actor >
e([>sAx!1 class do_while_actor
B\e*-:pq> {
l#%7BGwzY Actor act;
"qd|!:bE public :
gPb.%^p do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
C#^y{q jT}={[9b template < typename Cond >
MtaGv#mJ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
^m&I^ \ } ;
:8hI3]9 Rb. vyQ 6>oc,=MV/ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
MIn_?r 最后,是那个do_
vSC1n8 / cjJfxD&q +ima$a0Zyt class do_while_invoker
*YL86R+U {
'4<o&b^yQ public :
%ut8/T template < typename Actor >
|R _rfJh do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Tjq1[Wq {
"lLh#W1d return do_while_actor < Actor > (act);
n6+h;+8;] }
T!ZjgCY} } do_;
WZY+c (RV#piM 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
>}%#s`3W1_ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
u!5q)>Wt( 最后来说说怎么处理break和continue
`[g$EXX 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。
ES AX}uF 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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