一. 什么是Lambda
zU kgG61 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
2\A$6N;_ 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,
UUYSFa% g|DF[ N=T<_`$5 U3ADsdn class filler
t9k zw*U9 {
$k@O`xD,q public :
??-[eB. void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
25nt14Y0u } ;
<y2U3;t (^8Y|:Tz o]J{{M'E 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
P_dCR u<7/0;D#+ Xk~D$~4< Gv!2f for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
~NrG`
D} =t#llgi~ ~9a<0Mc? 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
I+%[d^, x*/tyZg6 &=@IzmA \+oQd=K@ 二. 战前分析
$B2J
T9 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。
o8V5w!+# 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
="1Ind@w!
GfxZ'VIn fa
jGZyd0: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
tzWSA-Li /* --------------------------------------------- */
.;y.]Z/; vector < int *> vp( 10 );
Z,
zWuE3 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
#vz7y(v /* --------------------------------------------- */
Q04al= sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
e8>}) /* --------------------------------------------- */
lLX4Gq1 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
d\&U*= /* --------------------------------------------- */
X[-xowE- for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
KB3Htw%W[+ /* --------------------------------------------- */
:T^a&)aL% for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
;V:i!u u O W_{$9U OZb-:!m* a5dLQxb 看了之后,我们可以思考一些问题:
-P(efYk 1._1, _2是什么?
jnkR}wAA 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
L4@K~8j7 2._1 = 1是在做什么?
6+#Ydii9E 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
=m]v8`g Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
2prU -V*R\,> 9@SC}AF. 三. 动工
R~TTL 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
m<<+ a{ L%7 fbyd"(V8r ~dyTVJ$ template < typename T >
bbDZ#DK" class assignment
8 `v-<J {
n2"a{Ofhlf T value;
!4ocZmj\ public :
KaLzg5is assignment( const T & v) : value(v) {}
Z\(q@3 C template < typename T2 >
+r T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
SpIv#? } ;
[$ubNk;!z lB8-Z ow W-$Z(Z
XL 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
$H2u.U<ip 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
*l(7D(# WJ]T\DI *[Imn\hu `Y0%cXi3 class holder
R)?*N@.s {
0gu_yg! R public :
[CTnXb template < typename T >
/m!BY}4W assignment < T > operator = ( const T & t) const
B5,N7z34F {
<X#C)-. return assignment < T > (t);
^7`BP%6 }
OW&!at } ;
~V:\ _{mE dUD[e,? WSPI|#Xr% 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
8$]1M,$r n.}Zk G0` static holder _1;
7RQR)DG Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
"-E\[@/ &.F4b~A7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
`{8K.(])s! 而不用手动写一个函数对象。
nd`1m[7MNu FBG4pb9=~ B5`EoZ `C,n0'PL. 四. 问题分析
x[|}.Ew 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。
>^O7 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。
\Zb;'eDv 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
ImA @}: 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
2/U.|*mH 下面我们可以对这几个问题进行分析。
qRu~$K b;L\EB 五. 问题1:一致性
Q@= Q0 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
zWnX*2>b 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
xPdG*OcX! \wmN struct holder
.w:DFk^E]b {
M+oHtX$ //
XjB W9a template < typename T >
,S\CC{! T & operator ()( const T & r) const
)| ccX {
MnmVl"(/ return (T & )r;
hy9\57_# }
1l9G[o
* } ;
Oz.HH UklUw 这样的话assignment也必须相应改动:
_OYasJUMG l#&8x template < typename Left, typename Right >
j<u pRS,$ class assignment
v6|RJt? {
g%o(+d Left l;
OUE(I3_ Right r;
REQ\>UO_ public :
xexaQuK assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
)',R[|< template < typename T2 >
Q;Ak4[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
$Ph|e)p } ;
2'l'8 pR<`H' 同时,holder的operator=也需要改动:
SV4E0c> p;a,#IJu template < typename T >
WpDSg*fk=Y assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
aNsBcov3O {
W@>% {eE return assignment < holder, T > ( * this , t);
&{5,:%PXw }
UJUEYG KV91)U 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
\eTwXe]Pv 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
G+9,,`2 0mp/Le5 return l(rhs) = r;
qyb?49I 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
t[HE6ea 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
XE RUo "37lx;CH template < typename Tp >
_=r6=. class constant_t
/*~EO{o {
Brw@g8w-X const Tp t;
t}a: p6D] public :
kb%;=t2 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
A.F%Ycq template < typename T >
IuDS*/Sx const Tp & operator ()( const T & r) const
l03B=$ {
rE7G{WII return t;
!"AvY y9 }
m~BAyk^jo3 } ;
TJd)K$O> Xxj-
6i 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
z9f-.72"X 下面就可以修改holder的operator=了
1}+3dB_s ]2A^1Del template < typename T >
;7*[Bcj. assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
>fG3K` {
6{K,c@VFd return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
_`$qBw.Nx }
U)TUOwF 299H$$WS,Z 同时也要修改assignment的operator()
g@Z))M+ >dXGee>'M template < typename T2 >
e)IzQ7Zex T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
>IafUy 现在代码看起来就很一致了。
_rMg}F" AF{\6<m 六. 问题2:链式操作
u~N?NW Q 现在让我们来看看如何处理链式操作。
iO$8:mxm0? 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
Cl.x'v 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
[|wZ77\ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
sfH_5
#w 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
5&g@3j] BU)U/A8iS template < typename T >
wVXS%4|v struct result_1
&<g|gsG` {
Jumgb typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
&;6`)M{*} } ;
1UgEI"#a6g `cn#B
BV 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
2ACCh4(/P k8yEdi` template < typename T >
Eh`7X=Z7E struct ref
Ufj`euY {
,^r9n[M4M typedef T & reference;
)iX~}7 } ;
KM0ru template < typename T >
'c&Ed struct ref < T &>
qArM|\l1 {
*U- 4Sy typedef T & reference;
~Gp[_ %K } ;
.<?GS{6
N *"2+B&Y 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
sjTZF- S>+|OCl"; template < typename T >
hNiE\x typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
^#-l
q) {
@s>Czm5 return l(t) = r(t);
N];NAMp }
dbLZc$vPj 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。
>=lC4Tu 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
)* : gqN ]#<4vl\ 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
]EbM9Fo-U _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
^0)g/`H^> _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
NX.6px17 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
GKqm&/M*= 最后的布局是:
;O5zUl-` Add
Ty\R=y}} / \
;C#F>SG\S Divide 5
HWAdhDZ / \
, pfG _1 3
M^Yh|%M 似乎一切都解决了?不。
ja'T+!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。
CkC^'V) 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。
Po;W'7"Po` 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:
"Y.tht H !TH)
+zi template < typename Right >
Kn{4;Xk\ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
QZwNw;$k* Right & rt) const
hag$GX'2k {
c]-<vkpV return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Gu,wF(x7A }
o[4}h:> dq 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
l4YbK np] 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。
c]<5zyl"j1 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。
0o4XUW 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。
]m q|w 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。
m~ABC#,2 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?
wm@@$ 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:
qo~O|~ EWt[z.`T1 template < class Action >
//MUeTxR class picker : public Action
dFc':| {
h4}84}5d public :
%0?KMRr picker( const Action & act) : Action(act) {}
xu%k~4cB, // all the operator overloaded
zk+9'r`-D } ;
P; no? 2;b\9R^>A 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。
2.y-48Nz 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:
dQX6(Jj :=V[7n]) template < typename Right >
v~C
Czg picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
:4w ?# {
U>SShpmZA return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
3&4(ZH= }
}6~hEc*/" M0"_^? Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
y<3-?}.aZ 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。
e{H=dIa+ Zl!kJ:0 template < typename T > struct picker_maker
MJ)RvNF {
8W7J3{d typedef picker < constant_t < T > > result;
I][*j } ;
v/plpNVp> template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
>6-`}G+| {
hfB%`x#akQ typedef picker < T > result;
.V<+v-h } ;
$wa{~' E&w7GZNt 下面总的结构就有了:
nFCC St$ 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。
BOX2O.Pm 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。
6|=f$a picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
2[yd> (` 至此链式操作完美实现。
pllGB6X W@IQ^
}E ,qwuLBW 七. 问题3
MN>b7O \.? 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
9=tIz d-ko
^Y0 template < typename T1, typename T2 >
G*MUO#_iuh ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7A7?GDW {
8Fh)eha9f return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
>'$Mp < }
Y@iS_lR &-w
Cvp7 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:
tOD6&< 3}1u\(Mf template < typename T1, typename T2 >
(9d & struct result_2
%;'s4ly {
.{^5X)
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
^\% (,KNo } ;
9FR5Jw>t N"R]Yp;j 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?
;(%QD
3 > 这个差事就留给了holder自己。
Ax@$+/Z! ~~P5k: kTB0b*V template < int Order >
Zx@a/jLO[n class holder;
5DZ#9m/ template <>
gD?l-RT> class holder < 1 >
uW{l(}0N {
.<FH>NW) public :
X?',n
1 template < typename T >
j$:~Rek struct result_1
bJ%h53 {
3"e,qY typedef T & result;
*^4"5X@ } ;
n>XdU%& template < typename T1, typename T2 >
^
@5QP$. struct result_2
V!=,0zy~Z {
*&W"bOMH* typedef T1 & result;
`wVyb>T } ;
&z3o7rif$ template < typename T >
J@'wf8Ub typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
"S]TP$O D {
SfyQ$$Z return (T & )r;
CRE3icXbQ }
'H!Uh]! template < typename T1, typename T2 >
EVSX.'&f typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
tk`v:t!6U {
_{KG
4+5\X return (T1 & )r1;
ND;#7/$> }
cI*;k.KU } ;
p2](_}PK Fxz"DZY6 template <>
fr3d class holder < 2 >
y%T_pTcU {
kevrsV]/$ public :
/3T1U template < typename T >
Gd=RyoJl struct result_1
KpGhQdR# {
niyV8v typedef T & result;
tWRC$ } ;
>GRxHK@G template < typename T1, typename T2 >
RrB&\9= struct result_2
t~XN}gMxw {
yf+)6D -9n typedef T2 & result;
oPM96
( } ;
PZ9I`P!C template < typename T >
tsjrRMR typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
cwg"c4V {
z:*|a+cy return (T & )r;
D,feF9 }
,qxu|9L template < typename T1, typename T2 >
bn5 Su=] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
25?6gu*Z {
~>|ziHx return (T2 & )r2;
.q>iXE_c }
Lf&kv7Wj } ;
bAMdI 5Zk? e"<OELA L0o\J` : 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> >。
GTd,n= 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
.k !{* 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
MTn{d (<9u-HF# return l(i, j) = r(i, j);
]=BB# 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
[W&T(%(W- S9.o/mr return ( int & )i;
4pvMd return ( int & )j;
hgq;`_;1, 最后执行i = j;
ZECfR>`x 可见,参数被正确的选择了。
e^voW"?% zDG b7S{ z0 3K=aZ 9'B `]/L WyiQoN'q 八. 中期总结
Zh~'9 JH 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:
9*M,R,y 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
@yYkti;4- 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
z b3tIRH 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
=s6 opL) 59u}W 0 l/5
hp. [/r(__. `a/`,N ^2rN>k,? 九. 简化
yG{TH0tq 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。
E1
2uZ$X 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
FS O).=# 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
F== p<lrs 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
XiWmV ? +-*/&|^等
K&-"d/QuLg 2. 返回引用。
!N^@4* =,各种复合赋值等
m&3xJuKih 3. 返回固定类型。
~}
~4 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
R;LP:,) 4. 原样返回。
OyIw>Wfv operator,
"AqB$^S9t 5. 返回解引用的类型。
tH4B:Bgj! operator*(单目)
#'`{Qv0,
6. 返回地址。
AbM'3Mkz operator&(单目)
HoAy_7-5 7. 下表访问返回类型。
2=}FBA,2 operator[]
[-w%/D%@ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
y~V(aih}D operator<<和operator>>
*-X[u: %BODkc Zh 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。
UiNP3TJ'L 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
"[N!m1i:{ ;tf=gdX; template < typename Left >
DY*N|OnqJ struct value_return
EU#^7 {
|7~<Is~* template < typename T >
Fr-SvsNFB struct result_1
7tp36 TE {
l[J8!u2Xp typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
i6Gu@( 8Q } ;
XjBD{m( 7_t'( /yu template < typename T1, typename T2 >
zQ PQ struct result_2
#-J>NWdt {
fP1!)po typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
e3\T)x&= } ;
!,PWb3S } ;
j>kqz>3 y();tsWqc i
XN1I 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
\=o- wd6owr 下面我们来剥离functor中的operator()
&^nGtW%a 9 首先operator里面的代码全是下面的形式:
vDvFL<`vmD nk:)j:fr return l(t) op r(t)
hbn([+xY return l(t1, t2) op r(t1, t2)
\M-OC5fQv return op l(t)
O/LXdz0B return op l(t1, t2)
G~m<; return l(t) op
2<3K3uz return l(t1, t2) op
!R$`+wZ62 return l(t)[r(t)]
\)e'`29; return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
6LhTBV v:#tWEbo- 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:
[F7hu7zY8 单目: return f(l(t), r(t));
Bw
yx c return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
-\MG}5?! 双目: return f(l(t));
I1J-)R+ return f(l(t1, t2));
"N#Y gSr 下面就是f的实现,以operator/为例
2 E=L8< +C)~bb* struct meta_divide
D_MmW {
'ga/ template < typename T1, typename T2 >
VU#7%ufu& static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
jiGTA:v {
y7<|_:00 return t1 / t2;
p7~!z.)o }
+[ZY:ZQ } ;
.)3 <Q}> TqQ[_RKg2 这个工作可以让宏来做:
Ort(AfW +7a6*;\ y #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
76SXJ9@x template < typename T1, typename T2 > \
!IR6
,A\ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
@VI@fN 以后可以直接用
"M0z(NkH DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
qgB_=Q#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
9H~n_ (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。。。)
$VR{q6[0S? i~72bMwsA XP}<N&j 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
A}w/OA97RO ?A0)L27UE& template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
E`J@hl$N class unary_op : public Rettype
6~+emlD {
4e Left l;
(At$3b6 public :
@+DX.9 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
9JwPSAo; MfkZ template < typename T >
T>>c2$ x typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Xc.`-J~Il {
1mJHued=6 return FuncType::execute(l(t));
sRfcF`7 }
}a/Cro.~4 8EY:tzw template < typename T1, typename T2 >
q\)-BXw: typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5R7DDJk {
(5~h"s return FuncType::execute(l(t1, t2));
D'4\*4is }
HT@=evV } ;
#E]59_
4K74=r),i *ui</+ 同样还可以申明一个binary_op
vSh`&w^* JtZ7ti template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
=M-p/uB] class binary_op : public Rettype
(sj,[
{
[-&Zl(9& Left l;
]^]wP]R_ Right r;
kVL.PY\K public :
}WV:erg` binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
^Dx&|UwiZa _cwpA#x`} template < typename T >
;kK/_%gN-G typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jdBLsy@ {
Pz^544\~ou return FuncType::execute(l(t), r(t));
4P0}+ }
11lsf/IP D{!IW!w template < typename T1, typename T2 >
xC?h2hIt typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<GsuZ {
&{i{XcqH' return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
_*zt=zn> }
vv7I_nK? } ;
OJxl<Q=z }\LQ3y"[ 8i pez/ 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
Debv4Gr;^ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
r
:dTz DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
/<3UQLMa 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。
1&2>LE/P 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
fR|A(u#9 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。。。
r=4eP(w= 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
@WB@]-+J
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)
nP$9CA 下面是修改过的unary_op
ZB{Em B0W HTtnXBJ)*H template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
saAF+H/= class unary_op
YS ][n_ {
qWw=8Bq Left l;
o(HbGHIP <QvOs@i* public :
@8
6f OKV8zO unary_op( const Left & l) : l(l) {}
3sk9`=[{$ $J2Gf(RU template < typename T >
n*$ g]G$ struct result_1
xkn;,`t^lJ {
v2?ZQeHr_( typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
h$*!8=M } ;
U~8g_* `2snz1>!j template < typename T1, typename T2 >
u&NV,6Fj2[ struct result_2
*](iS {
7Ix973^ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
_j3f Ar(V } ;
|{8Pb3#U 626r^c= template < typename T1, typename T2 >
rGO8!X 3d typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:-'qC8C {
]{iQ21`a- return OpClass::execute(lt(t1, t2));
$C\BcKlmv }
:%.D78& ?8$Q-1= template < typename T >
z @Y;r=v typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
oQ# 8nu{k {
m2o0y++TjW return OpClass::execute(lt(t));
]tD]Wx% }
v1[29t<I! =fbWz } ;
:r[`.` wbHb;] TNth 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
+0~YP*I`/ 好啦,现在才真正完美了。
grYe&(`X 现在在picker里面就可以这么添加了:
G?ZXWu. ;fJ.8C template < typename Right >
Ib`XT0k picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
! z**y}<T {
P'2Qen* return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
E3i4=!Y }
Zh,71Umz 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。
g ?k=^C IU[ [H# #jk_5W TO_e^A# `g,..Ns-r 十. bind
ZEQ Ex]Y 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。
s>en 先来分析一下一段例子
H. c7Nle /mMV{[ :svqE+2 int foo( int x, int y) { return x - y;}
g{Rd=1SK] bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
;r8X.>P* bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
n ;Ei\\p! 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。
g :OI 我们来写个简单的。
TJN4k@\$2 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Si7*& dw= 对于函数对象类的版本:
aYeR{Y] JLYi]nZ template < typename Func >
%RVZD#zr struct functor_trait
y(&Ac[foS} {
\lY_~*J typedef typename Func::result_type result_type;
VQs5"K" } ;
C}X\|J 对于无参数函数的版本:
#QPjkR|\ qLCR] _* template < typename Ret >
2|,VqVb struct functor_trait < Ret ( * )() >
DqPw#<"H {
=vPj%oLp'a typedef Ret result_type;
lk!@? } ;
=-T]3! 对于单参数函数的版本:
fox6)Uot yX5\gO6G template < typename Ret, typename V1 >
FlQGgVN struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
@c#(.= {
>usL*b0% typedef Ret result_type;
=v\.h=~~ } ;
':q p05t 对于双参数函数的版本:
*R"/ |Ka 9$Y=orpWxr template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
fOHxtHM struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
5N]"~w* {
jylD6IT typedef Ret result_type;
[?gP; , } ;
B:<VA= 等等。。。
5^cCY'I 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
5xBbrU; =%7-ZH9 template < typename Func >
Q/?$x*\> struct func_return
[K Qi.u {
Kq!3wb; template < typename T >
}b}m3i1 struct result_1
yVfC-Z {
vX>)je5# typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{I((p_ } ;
_GPe<H <%^&2UMg template < typename T1, typename T2 >
FwK]$4* struct result_2
[ )F<V! {
N#]ypl typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
@CoIaUVP } ;
lYIH/:T } ;
`XKLU iCoX&"lb "tZe>>I 最后一个单参数binder就很容易写出来了
K:M8h{Ua =D(j)<9$A template < typename Func, typename aPicker >
h(4v8ae class binder_1
pYg/Zm
Jd {
h1RSVp+?n Func fn;
"4Nt\WQ aPicker pk;
)+^+sd public :
~Ei<Z`3}7" + 3gp%`c4 template < typename T >
=wJX0A| struct result_1
@WhHUd4s {
=M1I> typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
{:s f7 } ;
sA~]$A;DM! mq l
Z?- template < typename T1, typename T2 >
Ef\-VKh struct result_2
hPh-+Hb {
im8 CmQ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
#tHK"20 } ;
cL ]1f ~u{uZ(~ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
SM'|+ d bcyzhK= template < typename T >
v19-./H^
j typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
e.C)jv6qr {
x2EUr,7 return fn(pk(t));
F
[M,]? }
K9[UB template < typename T1, typename T2 >
"Q0@/bYq typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
wY#E?, {
txpgO1 return fn(pk(t1, t2));
b}f~il }
SBpL6~NW } ;
\zY!qpX< |4JEU3\$ 45e~6", 一目了然不是么?
sB</DS 最后实现bind
XSDpRo '%qr.T
% Ri{=]$ template < typename Func, typename aPicker >
oRFq@g picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
|>Vb9:q9Po {
ok[i<zl;' return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
ixFi{_ }
.8R@2c`}Cs D-c4EV 2个以上参数的bind可以同理实现。
PsYpxNr 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。
9p/Bh$vJ =(Mch~
十一. phoenix
-~0^P,yQ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
hrn+UL:d P?\6@_ Z for_each(v.begin(), v.end(),
@- xjfC\d (
]'}L 1r do_
)UR7i8]!0 [
VRMXtQ*1Dm cout << _1 << " , "
E.TAbD&5( ]
,2q-D&)\Z .while_( -- _1),
&HW9Jn cout << var( " \n " )
Ie_wHcM< )
+R &gqja );
paK2xX8E *T/']t 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
#4PN"o@ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
w}KkvP^ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
wz%-%39q% 那么我们就照着这个思路来实现吧:
qna8|3eP Nc`L;CP L_T5nD^D template < typename Cond, typename Actor >
)2.Si# class do_while
M-71 1|eGI {
#] QZ Cond cd;
wj,=$RX Actor act;
+whDU2 " public :
q1,~ template < typename T >
<YY 14p struct result_1
#a6iuO0I {
?
t|[? typedef int result_type;
J zl6eo[; } ;
,F|f. 7; p2eGm-Erq do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
}tz7b# [WmM6UEVS template < typename T >
ueudRb typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
G[=c
Ss, {
pP_LR
ks} do
O-^Ma-} {
_XBd3JN@ act(t);
C]6O!Pb0 }
)e{aN+ while (cd(t));
Hka2 return 0 ;
L,\Iasv }
\hXDO_U } ;
KoT\pY^7\ g#bRT*,L ^W^OfY 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
@dKTx#gZ 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。
s<Ziegmw|g 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。
+>,I1{u%& 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。
m`XHKRp 下面就是产生这个functor的类:
3BI1fXT4=j
s!J9|]o R_C) template < typename Actor >
R&&4y 7 class do_while_actor
A^g(k5M* {
Nb\4 /;# Actor act;
&~CI<\o P public :
];m_4 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
LV Ge]lD Xvu(vA template < typename Cond >
tw;}jh picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
1Mzmg[L8 } ;
[JiH\+XLPs 5!
{D! 6Mf0`K 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
?9/G[[( 最后,是那个do_
sRs>"zAg dV_G1' ?`s8 pPc4 class do_while_invoker
e6*8K@LHB {
_>+Ld6.T6 public :
lxx2H1([ template < typename Actor >
RZLq]8pM do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
FrS]|=LJhX {
Ui~>SN>s return do_while_actor < Actor > (act);
@"A4$`Xi3 }
iS^QTuk3% } do_;
uRvP hkqm ';CNGv - 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
0mE 0 j 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Ud?Q%)X 最后来说说怎么处理break和continue
^qs $v06 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。
t Q)qCk07 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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