一. 什么是Lambda
<k-hRs2d 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
>A1;!kGE# 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,
|BA<> WE >y
iE} kB;!EuL
WfkP class filler
X1Y+ao 1) {
JiCy77H public :
`i3fC&?C void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
!!UQ,yU } ;
x|<89o
L @3I/57u< \k*h& :$ 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:
lcEin*Oc IT\
x0b cv O_y?5 3X w1
tg7^(@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Q)}z$h55 5tl uS N!^5<2z@eT 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
kS$m$
D a1#
'uS9W ;U$EM+9 Ems0"e 二. 战前分析
2~2j?\AEd. 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
FK.Qj P: 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
*p7_rY \x+ "1 ajALca4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
g'1ASMuR /* --------------------------------------------- */
\9s x_T vector < int *> vp( 10 );
-87]$ ax transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
6T{SRN{ /* --------------------------------------------- */
z+%74O"c sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
2Jc9}|, /* --------------------------------------------- */
RT+_e int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
5mB'\xGO2 /* --------------------------------------------- */
z7um9g for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
$|r
p5D6 /* --------------------------------------------- */
!x1ivP for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
s+XDtO hZNAI APT/z0X> 2x dN0S 看了之后,我们可以思考一些问题:
sn.&|)?Fi 1._1, _2是什么?
X"3Za[9j 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。
h5.AM?*TNd 2._1 = 1是在做什么?
]~-vU{ 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。
,Frdi>7 ~ 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。
)m[dfeqd + 5RhP^:i@C D!CuE7} 三. 动工
)90K^$93" 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
R
SqO$~ 7T}r]C. o!ycVY$yW )NCkq~M template < typename T >
RTRi{p class assignment
q X>\*@ {
{Qr0pjE7R T value;
>@c~ M public :
_4#&!b6 assignment( const T & v) : value(v) {}
y<A%& template < typename T2 >
3&z.m/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
rE&+fSBD } ;
>*cg
K}!@ JW-!m8 5D%gDw+" 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
A%c)=(, 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
m5rJY/ !_SIq`5]@ #Bgq]6G2 _F9O4Q4 class holder
.WT^L2l% {
kw.IVz< public :
mFXkrvOf, template < typename T >
?\$\YX%/p assignment < T > operator = ( const T & t) const
[.`%]Z( {
a#G]5TZ return assignment < T > (t);
Ps_q\R }
N"wp2w } ;
K?:wX(JYT !@vM@Z" K:g:GEDgf 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
0x/3Xz zr5(nAl static holder _1;
DTR/.Nr'K Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
lYMNx|PF =ykOh_M for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Jf{
M[ z 而不用手动写一个函数对象。
1_z6O!rx ;c;n.o.)/#
5pI=K/- .A2u7*h& 四. 问题分析
\<R.F
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
_cW6H B^j 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
M?fRiOj 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
HAr_z@#E 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
}.R].4gT 下面我们可以对这几个问题进行分析。
(&a<6k p~xrl jP$ 五. 问题1:一致性
:xP$iEA`G 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
w(xRL#% 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
5Si\hk:o Vt!<.8&` struct holder
_noQk3N {
\"u3x.! //
A->y#KQ template < typename T >
'F[ C 4 T & operator ()( const T & r) const
}&mFpc {
6b8@6;&LI return (T & )r;
0piBK=tE/ }
X)TUKt } ;
_7M! b9oA ToB^/
n[ 这样的话assignment也必须相应改动:
VI(;8 ]O;Hlty(g template < typename Left, typename Right >
8{GRrwQ> class assignment
23;e/Qr {
.V\M/q\Tv Left l;
!dW77kLTg Right r;
Hw "UJP public :
r4D6I, assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
-MqWcB9& template < typename T2 >
7q] @Jx9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
k9^Vw+$m } ;
#Rkld v' )
-C9W7?I 同时,holder的operator=也需要改动:
@}e'(ju%R DB>Y#2j4h template < typename T >
{&Bpf
K;`) assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
@-ma_0cZQ {
/@.c
59r return assignment < holder, T > ( * this , t);
Q:x:k+O- }
VnJ-nfA vsM] <t 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。
hR$lX8 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
IHg)xZ ^3-Wxn9& return l(rhs) = r;
;^,2
Qs M 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。
Y)@PGxjz 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
O&:0mpRZ VhAZncw template < typename Tp >
w$5N6 class constant_t
{xC CUU {
p]zYj >e const Tp t;
47iwb public :
B9Dh^9?L constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Qw$"W/&X template < typename T >
r $du-U const Tp & operator ()( const T & r) const
,Dz2cR6 {
x,Cc$C~YP return t;
`FImi9%F }
IKK<D'6 } ;
K+` Vn :);]E-ch 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
#&1Y!kbdd 下面就可以修改holder的operator=了
LaE;{ jY mF>CH]k3 template < typename T >
FNDLqf!j assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
sQA{[l!aj {
Z w5\{Z0 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
9rb/h kX& }
~EU[? f$E66yG 同时也要修改assignment的operator()
OU(z};Is6Z W7as=+;X template < typename T2 >
fJCh T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
L-d8bA 现在代码看起来就很一致了。
c=2e? *x|
<\_+ 六. 问题2:链式操作
L!L/QG|wdf 现在让我们来看看如何处理链式操作。
DJE/u qE 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
wS2iyrIB 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
#^Dc:1, 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
SPV'0* Z 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
j8os6I Ar sMqb template < typename T >
34C
^vBp struct result_1
LIH>IpamN {
J1<fE(X typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
JXeqVKF } ;
YF{K9M! e76@-fg 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
![5<\ UBRMV
s template < typename T >
e>t9\vN#bx struct ref
bq4H4?j {
'w%N(N tq typedef T & reference;
JMOP/]%D } ;
7/vr!tbL`p template < typename T >
?E2k]y6< struct ref < T &>
G
7)D+],{Y {
L>UYR++<6 typedef T & reference;
>B~jPU } ;
*:.0c i,")U)b 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
K23_1-mbe p 8"(z@T template < typename T >
"|DR"rr'j typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
eq/5$b( {
[Pp#l* return l(t) = r(t);
!E_uQ?/w]Z }
z K8#gif@ 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。
~DZ;l/&Mz7 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
p2~Q &SN$D5U' 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
(P#2Am$ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
o33{tUp' _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
+lha^){ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
GIVs)~/Eq 最后的布局是:
8
(^2 Add
hqD;<:. / \
*A\NjXJl~ Divide 5
\Di~DN1 / \
^z&xy41#B _1 3
iL 4SL}P 似乎一切都解决了?不。
J+*rjdI 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。
!CBx$1z 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
Mty]LMK OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
GvzPT2E! 8)POEY4 template < typename Right >
3n:<oOV assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Aq'%a)Y2 Right & rt) const
=cC]8Pz? {
cn\& ;55v return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
f!$J_dz }
>qF KXzI 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
sf*SxdoZU 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。
[!R%yD; 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。
wCt+{Y3T 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。
4\ OELU 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。
r3j8[&B" 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?
Zc4hjg 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:
"}HQ)54& _Mt:^H}Sy template < class Action >
)ql?} class picker : public Action
#6H<JB {
pV("NJj! public :
J$I1*~I4v picker( const Action & act) : Action(act) {}
`u>BtAx8 // all the operator overloaded
@J<B^_+Se } ;
#8z\i2I d}o1 j Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
`f'q / 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
78QFaN$ ?3Jh{F_+ template < typename Right >
2mlE;.}8 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
$GO'L2oLwn {
^p7( return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
=hs@W)-O }
PRz oLzr %xZ.+Ff% Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
GO)rpk9 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。
fcZOsTj f<;9q?0V F template < typename T > struct picker_maker
-KNJCcBJ {
a;S^<8 typedef picker < constant_t < T > > result;
UUU^YT \ } ;
C95,!q template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
|wb7`6g {
Np-D:G typedef picker < T > result;
^r& {V"l] } ;
?0(B;[xEJ O^x t 下面总的结构就有了:
nDOIE)# 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。
oPbD9 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。
rODKM-7+ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
\fKE~61 至此链式操作完美实现。
`P5"5N\h V0AX1?H~ w >ATW/9r 七. 问题3
kxmS 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。
|K_B{v. f!J^vDl template < typename T1, typename T2 >
^`!Daqk ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$"FdS,*qKl {
F:@Ixk?E return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
}6bLukv }
$ vjmW!
O $~YuS_sYg 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
c~'kW`sNV @iRVY|t/ template < typename T1, typename T2 >
1}uDgz^ struct result_2
z )pV$ {
I7~|!d6 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
=z3jFaZ } ;
9A_7:V]_ /)I9+s#q9o 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?
vvM)Rb, 这个差事就留给了holder自己。
hjG1fgEj ,![=_ d mCGcM^21-x template < int Order >
uf^:3{1 class holder;
".)_kt[ template <>
O$H150,Q class holder < 1 >
H+;wnI>@ {
_5T7A><q< public :
^8m+*t
template < typename T >
V"p<A struct result_1
Vd0GTpB?1 {
qj6`nbZ{va typedef T & result;
t4IJ%#22 } ;
=vc5, template < typename T1, typename T2 >
'/H(,TM struct result_2
AVr!e
{
jVINc=o typedef T1 & result;
K*Jtyy}r } ;
K|G$s template < typename T >
ja;5:=8A5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
-"e}YN/ {
&XsLp&Do2 return (T & )r;
lz (,;I'x }
%)9]dOdOk template < typename T1, typename T2 >
T,uIA] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
gxOmbQt@; {
=b7&(x return (T1 & )r1;
dNQSbp }
vy@Lu
cB } ;
pD# "8h I{zE73 template <>
yU|ji?)e class holder < 2 >
uB1!*S1f {
MI(i%$R-A public :
4c=kT@=jX template < typename T >
(@E#O$' struct result_1
"Cc"y* P {
wP/9z(US typedef T & result;
3@] a#> } ;
\=7=>x_ template < typename T1, typename T2 >
1[l>D1F? struct result_2
IBkH+j {
HzV+g/8>A typedef T2 & result;
y.:- } ;
!)3s <{k# template < typename T >
cf'}*$[S typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
-mJ&N {
?0mJBA return (T & )r;
0lCd,a2: }
DH9?2)aR template < typename T1, typename T2 >
~Ls I<z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
-^H5z+"^ {
|V\.[F2Fe return (T2 & )r2;
*'YNRM\} }
-C
ON } ;
?0NSjK5ma Ro]IE|Fv %"Q!5qH& 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> >。
;lH,bX~5 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
,R}KcZG) 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
rp#*uV9; X&s\_jQ return l(i, j) = r(i, j);
a{HgIQg_>R 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
(eG]Cp@ -0SuREn return ( int & )i;
$pfe2(8 return ( int & )j;
$D s]\j* 最后执行i = j;
8.Ef 5-m 可见,参数被正确的选择了。
?gwbg* e K1m(E.= pE/3-0;}N d4>-a^)V 8ex:OTzn| 八. 中期总结
y/I~x+y 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
q;../h]Ne 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
'&:x_WwVrO 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
8+a<#?; 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
{2k<
k(, |akC (l8r>V &IEBZB\/+& T{4fa^c2J 1+tt' 九. 简化
R}X_2"" 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
jjwMvf.R 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
60%~+oHi~ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
Usf"K*A 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
dh;Mp E +-*/&|^等
0 ,Qj: 2. 返回引用。
y?z _^ppj =,各种复合赋值等
gVA}?t; 3. 返回固定类型。
b/,!J]W 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
cvV?V\1f 4. 原样返回。
3b)T}g operator,
VgsCwJ9w 5. 返回解引用的类型。
D2%G.z operator*(单目)
/W$y"!^)J1 6. 返回地址。
bC4*w
O operator&(单目)
# 1dTM- 7. 下表访问返回类型。
B%rr}Ro1e operator[]
H"GE\ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
7cmr
*y operator<<和operator>>
]7S7CVDk4 sJI- 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 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
0?Tk* X hW!@$Ph template < typename Left >
#D LT-G0 struct value_return
h[je _^5 {
B,vHn2W
template < typename T >
zNr_W[ struct result_1
<aSLm= {
_h=<_Z typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
AV[P QI } ;
E}b>7L&w W3{<e" template < typename T1, typename T2 >
iWN.3|r struct result_2
$:u7Dv}\ {
3@TG.)N4 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Z_V&IQo-7 } ;
o(X90X } ;
@@{_[ir vgQhdtt kk_9G-M 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
G9'YgW+$7 GkGC4*n 下面我们来剥离functor中的operator()
"Eok;io 首先operator里面的代码全是下面的形式:
"l[V%f E AY/-j$5+? return l(t) op r(t)
Fe&n, return l(t1, t2) op r(t1, t2)
7Ysy\gZ&wp return op l(t)
"Yfr"1RmO return op l(t1, t2)
Tu=eQS|' return l(t) op
@[>+Dzn[6 return l(t1, t2) op
uU[[[LQq return l(t)[r(t)]
bV )PT`-, return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
J!A/r< 34m' ]n 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
Q9eYF-+ 单目: return f(l(t), r(t));
K+7yUF8XP return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
,LW(mdIe( 双目: return f(l(t));
s9_`Wrg? return f(l(t1, t2));
/[nZ#zj!3 下面就是f的实现,以operator/为例
t.>te'DK/ n$m]58w struct meta_divide
{*<O"|v {
OHtgn template < typename T1, typename T2 >
}W@#S_-e8 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
,Og[[0g {
VO @
4A6 return t1 / t2;
zy5s$f1IA }
fVA=<: } ;
cFI7}#,5 ^`TKvcgIc 这个工作可以让宏来做:
RQ*|+~H !4 4mT'Y #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
#.MIW*== template < typename T1, typename T2 > \
L.TgJv43 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
?HEtrX,q 以后可以直接用
s;-78ejj7 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
+YQ~t,/ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
FU]8.)`G (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
hk7(2j7B `u p-m=zA 9N*S-Po= 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
>p]WCb'PH \sHy. { template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
VNr class unary_op : public Rettype
*@ <8&M9x {
W>q*.9}Y" Left l;
5I)~4.U|,m public :
U+9-li unary_op( const Left & l) : l(l) {}
j1;_w ?O<`h~'$+ template < typename T >
(^tr}?C typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
M\\e e3Ih {
"UhK]i*@l return FuncType::execute(l(t));
Z0()pT }
;"d ,~nLn 0.J1!RIK/ template < typename T1, typename T2 >
{FV,j.D typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vB{;N
{
.-('C> @ return FuncType::execute(l(t1, t2));
Giy3eva2 }
y"|K
|QT } ;
t`<}UWAH+ C}(<PNT zqekkR] 同样还可以申明一个binary_op
]ZR{D7.? P<cMP)+K template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
>+Sv9S class binary_op : public Rettype
e'k;A{Oh {
ueWR/ Left l;
iioct_7,g< Right r;
bxd3
public :
9:9N)cNvfX binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
?$30NK3G bk\dy7 template < typename T >
;xW8Z<\- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
GZ/pz+)i& {
y+
6`|
h_ return FuncType::execute(l(t), r(t));
_XH4;uGg }
eD*?q7 _"?c9 template < typename T1, typename T2 >
};|!Lhl+ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K;<NBnH {
>u9id>+ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Ax5mP8S }
O3^98n2 } ;
^ [X|As2 m%e^&N#%6r )CC?vV 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
5 `4}A%@& 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
kP!%|&w; DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Tm%$J 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。
fs2mN1 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
eW\?eq+ `A 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。。。
Ph(]?MG\_ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
XysFwi 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)
bDciZ7[b 下面是修改过的unary_op
m!HC -[< ;,v!7 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
n~1tm class unary_op
(l\a '3a. {
}G>v]bV0V Left l;
Ez06:]Jd c[(yU#@ public :
azao`z d u.HSXK unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Zw;$(=" O{lIs_1.Z template < typename T >
kJ%{ [1fr struct result_1
fkdf~Vb {
~v.jZ/h typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~mN g[] } ;
$Nj'OJSj% 8q_1(& O template < typename T1, typename T2 >
r5f^WZ$- struct result_2
+IwdMJ8&8 {
Xtuhc dzu[ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Hnfvo*6d.e } ;
W0VA'W D3<IuWeM template < typename T1, typename T2 >
>}ro[x`K typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9b?i
G {
[Xxw]C6\>( return OpClass::execute(lt(t1, t2));
l%^h2
o }
o `b`*Z 6!4';2Q template < typename T >
Dl0/-=L typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F{TC#J}I%' {
y<O@rD8iA return OpClass::execute(lt(t));
8B}'\e4i }
>pgQb9
T+_ "sFW~Y } ;
mZ`1JO9 \\Y,?x_0T gb.f%rlZ` 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
Q{H17]W 好啦,现在才真正完美了。
wY' "ab 现在在picker里面就可以这么添加了:
J9g|#1G /yLzDCKn template < typename Right >
aXRv}WO$>k picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
+n@f'a"> {
JzHqNUn*M return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
gE\A9L~b }
IM@"AD52a 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
W;^Rx.W "4'kb
[<_"`$sm= ZrFr`L5F; Bx+d3 十. bind
*y)4D[
z- 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。
#0}Ok98P 先来分析一下一段例子
)J;ny!^2 6a7vlo [m~b[ZwES int foo( int x, int y) { return x - y;}
fr8Xoa%1= bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
EC<5M5Lc bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
$kD7y5 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
EY
So=
我们来写个简单的。
BTOA &Ag 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
0Xp
nbB~~I 对于函数对象类的版本:
IbF4k.J U$A/bEhw template < typename Func >
x:p}w[WM struct functor_trait
DP|TIt ,Rl {
"]v
uD typedef typename Func::result_type result_type;
I%SuT7"Do } ;
I4rV5;f
H4 对于无参数函数的版本:
ojX%RU NPS.6qY template < typename Ret >
yb69Q#V2 struct functor_trait < Ret ( * )() >
k69kv9v@J {
~D*b3K8X typedef Ret result_type;
F|,6N/;!W } ;
v}Z9+ yRC2 对于单参数函数的版本:
[w,(EE +yGY785b template < typename Ret, typename V1 >
p=2zS. struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
=D{B}=D\IM {
}I\-HP8!gv typedef Ret result_type;
:=y0'f
V(@ } ;
Dzo{PstM% 对于双参数函数的版本:
e"*BHvy F R_7
6W& template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
IeZ&7u struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
UIQQ\,3 {
~
W@X- typedef Ret result_type;
:]yg } ;
`Uv)Sf{ 等等。。。
DTPay1]6 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
8}bZ[ -H`\?
R template < typename Func >
&D]&UQf struct func_return
5qC:yI {
}X.>4\B5 template < typename T >
3!>/smb! struct result_1
+yCTH {
mqdOu{kQ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
=9^Q"t4 } ;
o/WC@!wg K !Ri
r&gF template < typename T1, typename T2 >
{H+?z<BF< struct result_2
J,RDTXqn {
!I~C0u typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
n3'dLJH| } ;
lw s(/a*c } ;
{$0&R$v3 +GYS26 W+.{4K 最后一个单参数binder就很容易写出来了
inZi3@h)T jM]d'E?ZLA template < typename Func, typename aPicker >
ALfiR(! class binder_1
A?DB#-z.r {
xkM] J)C Func fn;
T(JuL<PB aPicker pk;
vGMJ ^q public :
;@9e\!% U,'EF[t template < typename T >
n08;
< struct result_1
;Xyte {
BB63xEx typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Z2#`}GI_m } ;
~H u"yAR f|#8qiUS template < typename T1, typename T2 >
Fom>'g* struct result_2
Z["BgEJ {
Pr`s0J%m typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
\"'\MA } ;
}a ^|L"
9#Bx]wy binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
;gUXvx~~r x/xb1" template < typename T >
XMw.wQ'? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ny^'IUu {
HxZ.OZbR return fn(pk(t));
;SKcbws }
LQqfi
~ template < typename T1, typename T2 >
=T4u":#N; typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tFiR!f) {
3{e'YD~hP return fn(pk(t1, t2));
O:e#!C8^ }
[x5mPjgw } ;
w4,]2Ccn. /&(1JqzlB e #M iaX 一目了然不是么?
+I@cO&CY| 最后实现bind
{p]=++ G mA!Mo i4<BDX5 template < typename Func, typename aPicker >
*T1~)z}j< picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
`|EH[W&y {
Pw{"_g return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
krjN7& }
@1g&Z}L
o SO3cY#i
z" 2个以上参数的bind可以同理实现。
+xp*]a 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。
_B[WY :6D0j 十一. phoenix
!y. $J< Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
iP#=:HZu; J{tVa(. for_each(v.begin(), v.end(),
qjAh6Q/E` (
*ik/p do_
#tDW!Xv? [
Y)Tl< cout << _1 << " , "
5g>wV
]
CT p!di| .while_( -- _1),
7$7n71o cout << var( " \n " )
`Mk4sKU\a )
qfrNi1\9- );
^A!$i$NON `WnQ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
smup,RNZRX 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
6D/tK| operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
x8\<qh*: 那么我们就照着这个思路来实现吧:
"Pj}E=!k \$pkk6Q3,w Qqq
<e template < typename Cond, typename Actor >
lhO2'#]i class do_while
Pl78fs"L@ {
]?&FOzN5$P Cond cd;
D:JS)+] Actor act;
9i%9
public :
,{KCY[}| template < typename T >
Q7GY3X*kA struct result_1
p/*"4-S {
#epy%> typedef int result_type;
,2,5Odrz } ;
x=*L- aWGon]2p do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
EB,4PEe: 1'O0`Me># template < typename T >
Im)EDTm$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B4Lx{uno {
,S!w'0k|n do
CW`!}yu% {
f Iy]/ act(t);
>emcJVYV`[ }
*||d\peQ while (cd(t));
g_z/{1$ return 0 ;
t&}6;z 3 }
y LM"+.?pL } ;
rMp9jG@3 /;oqf4MF u
#~;&D*q 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
5<+KR.W 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。
K5k?H 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。
A5nO= 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。
wa:0X)KC? 下面就是产生这个functor的类:
4l @)K9F AIZBo@xg !p[`IWZ template < typename Actor >
op @iGC+ class do_while_actor
&leK}je [ {
A-uB\ L Actor act;
98=la,^$ public :
?WFh',`: do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
|vu>;*K i9m*g*"2 template < typename Cond >
b$-e\XB! picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
926Tl } ;
}V`mp lZWX7FO' OYmi?y\ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
>NM\TLET~ 最后,是那个do_
Bs!4H2@{(] FxRXPt
FK r;gP}H ? class do_while_invoker
y%cO#P@ {
-F1-
e+= public :
(OmH~lSO. template < typename Actor >
bx}fj#J]En do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
p#@Z$gTH`' {
O#_b7i return do_while_actor < Actor > (act);
<Kt3PyF }
>M;u*Go`QO } do_;
g^~Kze gEJi[E@ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
_[K#O,D, 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
z`U Ukl}T 最后来说说怎么处理break和continue
i::\Z$L";i 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。
n&Yk< 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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