一. 什么是Lambda
F-^HN% 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
g5Rm!T+@I< 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,
(fa?ftK s3{s.55{m $)Yo g]} 3Mx@ class filler
]%|WE {
#-T.@a1X public :
/BM1AV{s6 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Nz*sD^SJa } ;
iwQ-(GjM[A "Vq]|j,B/c \'Ta8 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
zU~..;C <im<(=m9 vLuQe0l{ /y)"j#-eW for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
|A0$XU{ v9U(sEDq = O1;vc}AA 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
%i8>w:@NW IY6_JGe_w abeSkWUL( DYlvxF` 二. 战前分析
:(>9u.>l?5 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。
-l H>8+ 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
| ",[C3Jg >&QH{!( Rt^<xXX$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
p{q!jm~Nq /* --------------------------------------------- */
*ldMr{s<R vector < int *> vp( 10 );
U5!f++ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
W@,p9=425 /* --------------------------------------------- */
KC:4 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Reu{
/* --------------------------------------------- */
*Ca)RgM int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
`t0f L\T /* --------------------------------------------- */
j yRSEk$ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
=nx:GT3&[ /* --------------------------------------------- */
bz0P49% for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Ia`JIc^e -,VhS I 3g[j%`k p*`SGX 看了之后,我们可以思考一些问题:
^Opy6Bqb 1._1, _2是什么?
.^lbLN^2 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。
ie@`S&.8 T 2._1 = 1是在做什么?
x
XM!E
8 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。
e j%;%`C- 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。
$[iT~B$ ]A72)1 ^qO=~U!{ 三. 动工
!UoU#YU 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
/;&+<
} 8a`+h# !I5~))E RP,:[}mPl template < typename T >
knOnUU class assignment
,p!B"#
ot {
030U7 VT1 T value;
~sIGI?5f public :
[z% ?MIT assignment( const T & v) : value(v) {}
zk5=Opmvh template < typename T2 >
"6N~2q,SW T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
4su_;+] } ;
s`=/fvf. ~r^5-\[hZ LuP?$~z 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
hiRR+`L% 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
cZr G:\A hyb +#R Q"|kW[Sg $iqi:vY class holder
%gu$_S {
)p<fL public :
AB"1(PbG template < typename T >
3`k[!! assignment < T > operator = ( const T & t) const
?,:#8.9 {
!ml_S) return assignment < T > (t);
?orh JS }
5U{4TeUH } ;
-/UXd4S b>QM~mq3^I tyuk{*Me: 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:
3gG+`{< -
LiPHHX< static holder _1;
LMFK3Gd[ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
>H}jR[H' OyJsz]b} M for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
.3a:n\tY 而不用手动写一个函数对象。
.6#cDrK ],\sRQbv& IAP/G5'Q C[xJU6z 四. 问题分析
0AK?{y U 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。
DhLr^Z!h3; 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。
19F ;oFp 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
N )zPxQ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
U['JFLF 下面我们可以对这几个问题进行分析。
|
"Jx j?\$G.Y 五. 问题1:一致性
gT(th9'+z 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?|
d$fvg8^ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
"($Lx 9jO`gWxV8* struct holder
6[*;M {
4[TS4p //
VyecTU"W template < typename T >
djsz!$ T & operator ()( const T & r) const
K/vxzHSl {
894r;UA7 return (T & )r;
V(;55ycr }
m7r j>X Y } ;
By?nd) 7~wFU*P1 这样的话assignment也必须相应改动:
5zNSEI"PY 5^i.;>(b template < typename Left, typename Right >
,<@,gZru class assignment
]<27Sw&yaG {
17>5#JLP Left l;
]?0{(\ Right r;
Nfv="t9e public :
K,f* SXM assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
\G$QNUU template < typename T2 >
@[MO,J&h T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
kS B } ;
VK2@2`$ 5vD3K!\u 同时,holder的operator=也需要改动:
6exI_3A4jh YBX)eWslK template < typename T >
+I|Rk& assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
dqqnCXYuW {
vv+TKO return assignment < holder, T > ( * this , t);
"^;#f+0 }
HLjvKE=W Ci~f#{ 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。
tm(v~L%$>] 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
JY{X,?s 7:n?PN(p6a return l(rhs) = r;
(y1$MYZQ 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。
C,o: 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
5;W\2yj sYGR-:K template < typename Tp >
HSNOL class constant_t
[6AHaOhR' {
Ri|k<io const Tp t;
M_k`%o public :
8
AFMn[{ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
i<%m Iq1L template < typename T >
C<_Urnmn const Tp & operator ()( const T & r) const
60"5?=D {
jm+ V$YBP return t;
q 75ky1^1: }
(tepmcf } ;
s(t eQ\ d9O:,DKf 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
cZqfz 下面就可以修改holder的operator=了
*kP;{Cb` Pp,Um( template < typename T >
"tqnx?pM assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
HmvsYP66
{
R.K?
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Hi^35 }
J*5hf: ?i 14mf}"z\ 同时也要修改assignment的operator()
>K\3*]>J3 Nepi|{ template < typename T2 >
BU`ckK\( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
'=VH6@vZ_' 现在代码看起来就很一致了。
>tN5vWW wHf&R3fg 六. 问题2:链式操作
wb
b*nL|P 现在让我们来看看如何处理链式操作。
kP@HG<~ 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。
7%e1cI 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。
/ip lU 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。
+jUgx;u, 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
]D O&x+Rb lr,q{; template < typename T >
Z:!IX^q;}n struct result_1
Mm5c8[
{
'xIyGDe typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
cS4DN } ;
x|8^i6xB !v0"$V5+i 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
`xCOR 7'z(~3D template < typename T >
_ Hc%4I struct ref
;`DD}j` {
Xh?4mKgu typedef T & reference;
0LdJZP } ;
F>*{e template < typename T >
+~N!9eMc struct ref < T &>
e!GZSk
{
YxXqI typedef T & reference;
9UV9h_.x } ;
HmMO*k<6@ ! D$Ooamq 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
1RLym9JN `{[RjM` template < typename T >
UbO4%YHt typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
*7ZtNo[+ {
=_l)gx+Y+y return l(t) = r(t);
++b$E&lYU }
P;73Hr[E# 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
h$>wv` 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
PQ$sOK|/ Nar>FR7ut 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
lbTV$A _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
7tRi"\[5 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
<YH=3[ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
HJIC<U 最后的布局是:
\|.7-X Add
,beS0U] / \
Zyu/|Og Divide 5
Hkege5{ / \
k2r3dO@q _1 3
FH8k'Hxg 似乎一切都解决了?不。
22&;jpL'?
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。
0mTr-`s 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。
l(!/Q|Q| 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:
nn+_TMu Be2lMC template < typename Right >
uR$i48} assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
?2 f_aY ; Right & rt) const
Y%@hbUc}x9 {
o:~LF6A- return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ml0*1Dw }
po7>IQS] 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
lyv4fP 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。
~e-z,:Af 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。
P6\6?am 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。
[%pRfjM 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。
yCP4r6X0 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?
\~~ }N4 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:
D d,2;#_ T^:fn-S}= template < class Action >
> 'i class picker : public Action
!q'
4D!I {
^x m$EY*Y, public :
y(iY picker( const Action & act) : Action(act) {}
-oP'4QVb // all the operator overloaded
,R2U`EO; } ;
LT VF8-v b~w=v_[(I 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。
t e,[f 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:
2VoKr) }t%W1UJ template < typename Right >
lz<]5T| picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
aG%,cQ 1 {
'e!J06 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;
)Eo7?]- }
F_H82BE+3 S1S;F9F Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
A/}W&bnluD 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。
yZkyC'/ S/tIwG
~e3 template < typename T > struct picker_maker
Ig6T g ? {
:j^FJ@2_ typedef picker < constant_t < T > > result;
x@KZ] } ;
S DLvi!y template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
B9,^mE# {
\tN-(=T typedef picker < T > result;
E3aDDFDH } ;
7.g[SBUOG t2BL(yB 下面总的结构就有了:
,|kDsR! 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。
6#@ f'~s 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。
])}(k picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
cC'x6\a 至此链式操作完美实现。
yR;{ Y>+y(ck N!2Rl 七. 问题3
U#&7p)4( 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。
Ch \&GzQ m3<+yz$!r template < typename T1, typename T2 >
oXXC@[??}N ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2*iIjw3g {
$*R/tJ. return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
{0"YOS`3AX }
*%/~mSx ({WyDu&= 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:
W ~f(:: H<EQu|f&x template < typename T1, typename T2 >
k%]=!5F struct result_2
GL{57 {
/3 B
$( typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
re?s.djT } ;
~{,X3-S_H 6/V3.UP- 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?
y:m_tv0~0 这个差事就留给了holder自己。
0&_UH}10 Vv1|51B ?L&|Uw+ template < int Order >
$-}e; V Zb class holder;
*^%Q0mU[ template <>
I/gjenUK class holder < 1 >
-!W<DJ* {
9}a_:hAy/ public :
3I\n_V< template < typename T >
7\FXz'hA struct result_1
V-'K6mn; {
fjk\L\1 typedef T & result;
.
\ } ;
10!wqyj& template < typename T1, typename T2 >
,<BbpIQ2o struct result_2
*}k;L74| {
^sN ( typedef T1 & result;
U8qtwA9t } ;
LI2&&Mw template < typename T >
JM1R ;i6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
D%6;^^WyUx {
GaX[C<Wt return (T & )r;
g<{xC_J }
)q7UxzE+ template < typename T1, typename T2 >
m<FOu<y typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8#!i[UFdj {
5%sE]Y# return (T1 & )r1;
2MZCw^s> }
Vq;dJ%sY } ;
4vBL6!z:Z ~.;<
Bj template <>
;qH O OT class holder < 2 >
`W/sP\3 {
#Zrlp.M4 public :
?T+q/lt4 template < typename T >
ZaNQpH. struct result_1
U- )i+}Ng {
J{^RkGF typedef T & result;
^&y$Wd]6 } ;
\]$IDt(s template < typename T1, typename T2 >
_uc
hU= struct result_2
V3 ~~ {
g1t0l%_7^ typedef T2 & result;
,U(1NK8o } ;
i[wb0yL template < typename T >
&gzCteS typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
e[hcJz!D {
`{qG1 return (T & )r;
[JF150zr }
g=I8@m template < typename T1, typename T2 >
E@7J:|.)R typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
,#pXpAz/ {
_h}kp\sps return (T2 & )r2;
`ZC<W]WYX/ }
y!!2WHvE } ;
L:@7tc. +\v?d&.f0 Q7W>qe%4 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
[jmd 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
!.d@L6 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
9k{PBAP 2RSt)3!}, return l(i, j) = r(i, j);
;G%R<Z 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
,\NFt`]j y*X_T,K8 return ( int & )i;
VkZ7# return ( int & )j;
nqLA}u4IM 最后执行i = j;
`r?7oxN 可见,参数被正确的选择了。
K4kMM*D ,G)r=$XU T#>7ub *QH28%^ ynbuN x* 八. 中期总结
AM!G1^c 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\r?(Iy 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
D*lKn62 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
K5lmVF\$P 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
6'Fd GS qT+%;( MdW]MW{ &Y }N|q- irfp!(r 6fw(T.Pe 九. 简化
DY`kx2e! 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。
;3@cy|\: 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
(SvWvm 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:
+llR204 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
!jTcsN% +-*/&|^等
Y=Kc'x[,Zj 2. 返回引用。
"men =,各种复合赋值等
.X;3,D[w 3. 返回固定类型。
/{&tY:;m 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
bD?VU<)3 4. 原样返回。
ml+; Rmvb operator,
%
yw?s0 5. 返回解引用的类型。
a24"yT operator*(单目)
o7$'cn 6. 返回地址。
\ZkA>oO". operator&(单目)
;XBI{CW 7. 下表访问返回类型。
3xaR@xjS operator[]
cH&J{WeZa 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
-[wGX}} operator<<和operator>>
aJ>65RJ^= lz?$f4TzA 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。
\RG8{G, 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
*+#8mA( ,=[?yJy template < typename Left >
`9BROZnq struct value_return
o6uJyCO {
~GZY 5HF template < typename T >
):[7E(F= struct result_1
o{y9r{~A {
MB~=f[cUnd typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
A|<jX} } ;
C@'h<[v`1v N u<_} template < typename T1, typename T2 >
ci?qT,& struct result_2
0|{u{w@!` {
@fl-3q typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
~
Q. 7VDz } ;
xwq+j " } ;
SMpH._VFeE zo4qG+>o Y!nJg1 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
3`t%g[D1 PoxK{Y 下面我们来剥离functor中的operator()
^rifRY-,yO 首先operator里面的代码全是下面的形式:
xe^Gs]fm 6G[4rD& return l(t) op r(t)
*GL/aEI<$ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
~T1XLu return op l(t)
M`,)w i return op l(t1, t2)
ww],y@da return l(t) op
R}*_~7r5 return l(t1, t2) op
8Djc
c
z return l(t)[r(t)]
*%%g{
3$ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
VHIOwzC 0Ziw_S\d&s 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:
P\1L7%*lU 单目: return f(l(t), r(t));
nU7>uU return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
v>Q#B 双目: return f(l(t));
9_Be0xgJ3^ return f(l(t1, t2));
2AT5 下面就是f的实现,以operator/为例
H|3:6x Uq^#r iq struct meta_divide
zh8nc%X{ {
Vex{.Vh," template < typename T1, typename T2 >
Cv6'`",Yzm static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
: y%d {
g/CSGIIT return t1 / t2;
S[PE$tYT#t }
0jy2H2 } ;
9\_eK,*B ;$.J3! 这个工作可以让宏来做:
Egg=yF>T X= 5xh #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
u)}$~E> template < typename T1, typename T2 > \
UC]\yUK1J static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
0IBhb(X 以后可以直接用
Lr$go6s DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
dfKF%27 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
,!#*GZ.ix (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。。。)
vq(0OPj8r[ aX)I3^ar ,JAx
?Xb 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
6-$jkto pwL;A3$| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
<
$J>9k class unary_op : public Rettype
E8$20Ue {
/Z'L^L%R Left l;
K|zZS%?$ public :
6jE| unary_op( const Left & l) : l(l) {}
&Sw%<N*r HK,cJahq template < typename T >
}wr{W:j typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g{OwuAC_ {
m% -g ~q return FuncType::execute(l(t));
f$e[u
Er }
3x{t( $rv8K j+ template < typename T1, typename T2 >
[uC]*G] typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8xMEe:}V {
SUCMb8 return FuncType::execute(l(t1, t2));
*|%@6I( }
=,spvy'"*C } ;
nAW:utTB %b&".mN 8!O5quEc 同样还可以申明一个binary_op
uwzvb gup? [$0p+1 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
g!@<n1 L class binary_op : public Rettype
e6@=wnoX u {
re/@D@% Left l;
{ C=NUK%? Right r;
]
o*#t public :
BLfTsNzmt binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
*scVJ JD)(oK%C template < typename T >
<*16(!k0 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!=;+%C&8y {
@$S+ Ne[< return FuncType::execute(l(t), r(t));
S%bCyK%p }
& ?h#Z! s.bc>E0
template < typename T1, typename T2 >
27
]':A4_ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
G18F&c~ {
sqEI4~514 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
$?Yry.2 }
/oR0+sH] } ;
8ja$g, 7X0Lq}G@ %HGD;_bhI 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
=XA;[PVx:# 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
UW N*j_9i DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
PDJr<E? 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。
xHL( !PF 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
d"}k!
0m 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。。。
-G}[AkmS 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
e@Fo^#ImDx 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)
lD)%s! 下面是修改过的unary_op
#pP[xE"Y R)_%i<nq\ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
t[ubn+ class unary_op
QS%%^+E2 {
nygbt<;? Left l;
K&vF0*gN3 R<\F:9 public :
RN$1bxY JlH&?? unary_op( const Left & l) : l(l) {}
K(q+
" ]$ L| template < typename T >
'n{Nvt.c struct result_1
+c(zo4nZ {
!nqUBa typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ykl
.1( } ;
rSZd!OQ 'FqQzx"r template < typename T1, typename T2 >
3.|S struct result_2
}Mst jm {
}#L^! \V} typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*@Lp`thq } ;
p`b"-[93 61SlVec*o8 template < typename T1, typename T2 >
VPO
N-{=` typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C"6?bg5N {
kE:nsXI
) return OpClass::execute(lt(t1, t2));
< Wfx+F }
@G8lr ;XF:\<+ template < typename T >
cJ{ Nh;" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I;e=0!9U {
\n$u)Xj~6^ return OpClass::execute(lt(t));
h]Wr [v }
f$+,HB 9{RB{<Se! } ;
}p}[j t }=%oX}[ Wr<j!>J6Ki 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
#bUXgn> 好啦,现在才真正完美了。
YM1'L\^ 现在在picker里面就可以这么添加了:
k3u"A_"c G0/4JSH template < typename Right >
T ?$:'XJ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
5*+!+V^?X {
(zgW%{V@ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
0xxg|;h.,g }
_Tf4WFu2 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。
CLRiJ*U ZIf 5*j?E /j4P9y^]= ".W8) 十. bind
<vUbv 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。
Z3#P,y9@ 先来分析一下一段例子
D>HOn^ y+X2Pl M.x=<:upp int foo( int x, int y) { return x - y;}
gnFr}L&j bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
~ DBcIy? bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
\SN&G`o< 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。
ZjgsR|i 我们来写个简单的。
I%r{]-Obr- 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
9`1O"R/ 对于函数对象类的版本:
.LZwuJ^; ).Fpgxs template < typename Func >
ySx>LuY#3 struct functor_trait
8VeQ-#7M/ {
isQ[ Gc!8 typedef typename Func::result_type result_type;
<D:.(AUeO } ;
q|j2MV5#g 对于无参数函数的版本:
(a[y1{DLy _kj wFq template < typename Ret >
ur3(HL struct functor_trait < Ret ( * )() >
[NaN>BZ? {
!qv ea,vw typedef Ret result_type;
q#T/
} ;
01}C^iD 对于单参数函数的版本:
Q~OxH'>>( qCljo5Tq' template < typename Ret, typename V1 >
U@HK+C"M| struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
G`n_YH084 {
<L"GqNuRQ typedef Ret result_type;
v{(^1cX } ;
i&5XF 对于双参数函数的版本:
H=g`hF]` G+%zn| template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
M@`;JjtSA struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
pk^K:Xs} {
CS@FYO typedef Ret result_type;
]b\yg2 } ;
q?4p)@# 等等。。。
-n=^U 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Ont%eC\ `}(b2Hc> template < typename Func >
Jz7!4mu struct func_return
7[> 6i {
b\3Oyp> template < typename T >
?98("T|y; struct result_1
~rDZ?~% {
lwrCpD. typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
,quoRan } ;
EH256f(& gu0j.XS^ template < typename T1, typename T2 >
iH/6M struct result_2
d{SG
Cr 9d {
Jth[DUH8H typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
n@C[@?D } ;
kS_(wpA } ;
`Gn50-@ s$cK(S# b6U2GDm\s 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Y&S24aql
vr6MU< template < typename Func, typename aPicker >
cd(GvX' class binder_1
H,DM1Z9rz {
~F4fFQ-yy Func fn;
E~]R2!9 aPicker pk;
9fhsIe
public :
A/u)# ^\ zG ^$"f2 template < typename T >
P(H8[ , struct result_1
PcA2/!a {
)TVFtI=,NN typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
mS~o?q-n } ;
*v9 2 d/BM&r template < typename T1, typename T2 >
LcUh;=r}& struct result_2
I1pWaQ0 {
aMtsmL?= typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
<kGU,@6PF } ;
3QG7C{ %kS(LlL+6 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
)(ImLbM) Hea;?4Vg template < typename T >
QR%mj*@Wle typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<eQj`HL {
'}fzX2Q# return fn(pk(t));
y+"X~7EX }
| # 47O template < typename T1, typename T2 >
]j`c]2EuP typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j@SQ~AS {
nEJY5Bz$ return fn(pk(t1, t2));
X!9 B2w }
"nw;NIp! } ;
X]wRwG 6]W=nAD 23Nw!6S 一目了然不是么?
23RN}LUi 最后实现bind
:lf+W ?~hHGf\^b6 `f*Q$Ulqx template < typename Func, typename aPicker >
+^=8ge} picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
@ycDCB(D} {
*>n;SuT_ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
apg=-^L' }
M%2+y5 lT&eJO~?5 2个以上参数的bind可以同理实现。
ms*(9l.hOK 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。
I%sFqh> DAcQz4T` 十一. phoenix
@?yX!_YC Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
]yK7PH-{L BG6B : for_each(v.begin(), v.end(),
W4pL ,(S (
9~]~#Uj do_
mlJ!:WG [
psg)*'r cout << _1 << " , "
4dO~C ]
Ju96#v+: .while_( -- _1),
8FKXSqhVM cout << var( " \n " )
RS)tO0 )
xv(9IEjt0 );
G6/p1xy>o: |iE50, 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:
dQV;3^iUY 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
IsZHelg operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
. 1KhBgy^K 那么我们就照着这个思路来实现吧:
d1AioQ9 iOU6V mz, template < typename Cond, typename Actor >
NG "C&v class do_while
r'^Hg/Jzt {
G,o6292hj Cond cd;
E"qRw_
~t Actor act;
&cxRD public :
@D{KdyW template < typename T >
PsnWWj?c struct result_1
fGUE<l {
[N7{WSZ& typedef int result_type;
)Im#dVQs= } ;
bM {s
T" 0ZZZoPo do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
xTj|dza =e9>FWf> template < typename T >
v!<gY
m& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7"sD5N/>uh {
yeXx',]a do
A
mNW0.} {
#gRM i)(F act(t);
l_o@miG/ }
}+.}J while (cd(t));
[x+FcXb return 0 ;
+S>j0m<* }
Al}6q{E9+8 } ;
B*
?]H*K
DJ'zz&K
coW:DFX 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
&;^YBW :I 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。
}=< 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。
<0b)YJb4M 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。
c~z82iXNO 下面就是产生这个functor的类:
l`oZ)?ur )bS yB29S ~Sj9GxTe template < typename Actor >
lAb*fafQy class do_while_actor
2oVSn" {
O(fM?4w Actor act;
7gf05Z'= public :
hQYL`Dni do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
D{GfLib"U F*IzQ(#HW template < typename Cond >
&"yx<&c} picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
y0sR6TY)f } ;
Uwf+ yv t. ]A~WIF 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
OLyf8&AU@ 最后,是那个do_
gG0!C))8 BXtCSfY$ 4Jp:x"w class do_while_invoker
K"|l@Q[ {
A)bWcB}U public :
Y<N5#
);f template < typename Actor >
X <f8,n do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
[xSF6 {
B
Wk/DVue return do_while_actor < Actor > (act);
zr-*$1eu }
4{y)TZ } do_;
\UPjf]& _Gn2o2T 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Y~c|hfL 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
= bfJ^]R 最后来说说怎么处理break和continue
7%5z p|3 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
@$ne{2J3 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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