一. 什么是Lambda
n},~2 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
u&=SZX&G k 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,
,{C(<1 GXEOgf#i /WDz;,X AJ;Y Nb class filler
Y[Gw<1F_ {
RRD\V3C84 public :
lA4Bq void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
NLJD}{8Ot } ;
n7vLw7 u1 uu_* 3I_"vk 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:
g~L1e5C]z zXB]Bf3TH YkcX#>, ;3n0 bKDY for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
dt"[5;_P` VA _O0y2 B;8YX>r 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
(BC3[R@/l @= c{GAj kWfNgu$xK t|*PC 二. 战前分析
?4
`K8 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
@j$tpz 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
S,5>g07-` ^uW!=%D qYFol#=% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
GLb}_-| /* --------------------------------------------- */
7"f$;CN?~ vector < int *> vp( 10 );
`07u}]d8 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
}6]V*Kn, /* --------------------------------------------- */
2#'[\*2|N sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
r*/Pyh /* --------------------------------------------- */
!oU$(,#9 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
SaEe7eHd /* --------------------------------------------- */
's$pr#V for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
SVp]}!jI /* --------------------------------------------- */
0k5Zl? for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
xPh%?j?*v +G&h (
$3j 'uUp1+ 看了之后,我们可以思考一些问题:
v@k62@; 1._1, _2是什么?
~?vm97l 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
:~^ec|tp 2._1 = 1是在做什么?
qy@gW@IU 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
[E(DGt Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
-p>KFHj6 ewgcpV|spn @2
dp5 三. 动工
asR6,k 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
XJ]MPiXj >b-rAO\{} UD*#!H @Qx|!% template < typename T >
d@"eWvnlZ class assignment
-!MDYj +U {
ew4IAF T value;
@hm%0L public :
TE*$NxQ 2 assignment( const T & v) : value(v) {}
0+8ThZ?n template < typename T2 >
%_1~z[Dv T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
/-$`GT?l } ;
j:|60hDz^ mf@YmKbp -3VxjycY 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
| qHWM 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
$BE^'5G&4Y ~u8}s4 aQN`C{nY #rV=!j|| class holder
@DkPJla& {
ok'0Byo public :
)1j~(C)E8 template < typename T >
}QncTw0 assignment < T > operator = ( const T & t) const
5"y
p|Yl {
svyC(m)' return assignment < T > (t);
5S$HDO& }
t2OXm } ;
Rv q_Zsm GU'5`Yzd9 f\~e&`PV 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:
v5wI?HE l4F4o6:]n static holder _1;
=Gd[Qn83.% Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
]Nt97eD) 2{p`"xX for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\\hZlCV, 而不用手动写一个函数对象。
M)EKS -5vc0"?E z}C#+VhQ` 35RH|ci& 四. 问题分析
NfR, m] 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。
8+gx?pb 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。
'xStA 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
7!oqn'#>A 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
=oT@h
9VI 下面我们可以对这几个问题进行分析。
U]hQ#a+ Ffj:xZ9rk 五. 问题1:一致性
r=L9x/r 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?|
NFLmM 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
UUb!2sO S;ulJ*qv struct holder
#A]7cMZ'W {
83i%3[L //
gSR&CnqZ< template < typename T >
dhK$XG T & operator ()( const T & r) const
a4`@z:l {
`yYgL@Zt return (T & )r;
O|y-nAZgU }
tO[+O=d } ;
GetUCb%1 nZ\,ZqV 这样的话assignment也必须相应改动:
aE#ZTc= h*%T2 template < typename Left, typename Right >
&1Cq+YpI class assignment
d'[aOH4} {
0E\R\KO$> Left l;
D<++6HN Right r;
Mh+'f 93 public :
>j`*-(`2fa assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
i;)g0}x` template < typename T2 >
0BaL!^> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
j{U-=[$' } ;
'R]Z9h +o'. !sRH 同时,holder的operator=也需要改动:
_hh|/4( xo@N~ template < typename T >
%m+MEh"b5 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
m\Tq0cT$ {
E 3I'3 return assignment < holder, T > ( * this , t);
n;Iey[7_E` }
['s_qCA[ mH{cGu? 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。
>P0AGZ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
]NFDE-Jz]
Gzp)OHgJ return l(rhs) = r;
M\v4{\2l0
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。
/$eEj 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
*?K`T^LS oQyG template < typename Tp >
.k*2T<p$rC class constant_t
)D[xY0Y~ {
}7.q[ ^oF const Tp t;
EL}v>sC public :
M;iaNL( constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
*|E@81s# template < typename T >
[qZ4+xF,, const Tp & operator ()( const T & r) const
HqF8:z?v {
v Q_ B2#U: return t;
J$EEpL }
KFfwZkj{ } ;
gA[M 4l$8lYi 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
ycE<7W 下面就可以修改holder的operator=了
@nT8[v (QRl
-| + template < typename T >
23OVy^b assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
aSF&^/j {
$Ilr.6'; return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
=u'/\nxCF }
@H_LPn zcZw} 同时也要修改assignment的operator()
sQ)4kF&, F`-[h)e. template < typename T2 >
Z^~6pH\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
%@xYg{ 现在代码看起来就很一致了。
KdR&OBm <.v6w*+{/ 六. 问题2:链式操作
n9J>yud| 现在让我们来看看如何处理链式操作。
[KE4wz+s{ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
BuvBSLC~ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
u?J(l)gd 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
CD tYj 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Q-au)R, -[`W m7en template < typename T >
5:PZ=jPR struct result_1
B}FF |0< {
z::2O/ho typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
C=b5[, UCB } ;
785iY865 (i?^g & 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
6h,'#|:d #[xNEC) template < typename T >
Z*QRdB%, struct ref
N-Z 9
{
p{,fWk typedef T & reference;
}I10hy~W } ;
qB:`tHy template < typename T >
Hb$q}1+y struct ref < T &>
mzw*6e2T {
h/k`+ typedef T & reference;
e5/_Vga } ;
.o8Gi*PEY 1k~jVC2VA 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
8xv\Zj + o{hKt? template < typename T >
i:$g1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
'oEmbk8Hg {
$+);!?^|: return l(t) = r(t);
>@%!r }
x('yBf 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
l^"G \ZVI 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
8(I"C$D!k z? aDOh 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
@gj5' _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
NAU<?q<) _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Xo5L:(?K +5 调用divide的对象返回一个add对象。
i,HAXPi 最后的布局是:
,@;<u'1\G Add
[y:LA~q / \
\'KzSkC8 Divide 5
QezK&iJg / \
?l (hS\N, _1 3
Q4PXC$u 似乎一切都解决了?不。
Cf N; ` 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
X , 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
gn%"dfm OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
:
L>d]Hn 3/e !7 template < typename Right >
1%+^SR72 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
D5p22WY Right & rt) const
FN
R&
: {
gkdjH8(2 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
o(zg_!P }
L }mhMxOTi 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
%Fv)$ :b 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。
#? *jdN: 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。
d0^2< 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。
+x2xQ8#|~~ 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。
P:vy 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?
O+N-x8W{ 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:
<gy'@w? 0d2%CsMS"D template < class Action >
tFQFpbI class picker : public Action
$3ILVT {
1:t>}[Y public :
Bz{
g4!ku picker( const Action & act) : Action(act) {}
/b|sv$BN // all the operator overloaded
xpk|?/6 } ;
{;zPW!G 4l*&3Ar 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。
v+G:,Tc" 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:
;D1IhDC +\%zy= template < typename Right >
xlLS` picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
rBf?kDt6l {
Ydx5kUJV< return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;k8}D*?8 }
}0(
Na cOQy|v`KD, Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
9 ?8`"v 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。
3^Zi/r ?q P}=nJ template < typename T > struct picker_maker
:9b RuUm {
>g&`g}xZQ typedef picker < constant_t < T > > result;
+*V;
f, } ;
7yp*I[1Qf> template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
$#r(1 Ev {
1N+#(<x@, typedef picker < T > result;
^n/uY94E)p } ;
=+p+_}C BR2y1Hfi 下面总的结构就有了:
J.nq[/Q= 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。
q~n2VU4L* 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。
g&>Hy!v, picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
F?=u: 至此链式操作完美实现。
8##jd[o&p~ ^U}0D^jDeE K^Ht$04 七. 问题3
z"3c+?2 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
(zBQ^97] Z3dd9m#.] template < typename T1, typename T2 >
oK6lCGM5 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tOw
0(-:iq {
x8Sq+BY return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
G$ FBx }
~<aB-.d 2#3R]zIO 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:
y`\Mhnj 8GldVn.u template < typename T1, typename T2 >
>Il`AR;D struct result_2
,X^_w
g {
Zi)b<tM
q typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
a"}#HvB+ } ;
AX+d? M p0K;m% 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?
~\ f^L?m 这个差事就留给了holder自己。
aTsfl R6;>RRU_ F]YKYF'1I template < int Order >
Q8y|:tb$Y class holder;
>U?Bka! template <>
lWvd"Vlt class holder < 1 >
gQWX< {
M;qL)vf
public :
5H+k_U template < typename T >
lIg2iun[n struct result_1
Tm52=+u f$ {
Q=E@i9c9 typedef T & result;
\aIy68rH, } ;
%%6('wi template < typename T1, typename T2 >
c'";36y struct result_2
dH|^\IQ {
&F_rg,q&_ typedef T1 & result;
x[UO1% _o- } ;
<q2nZI^ template < typename T >
<R>z;2c typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
070IBAk}_ {
*K'ej4"u return (T & )r;
P*`xiTA }
/Ph&:n\4 template < typename T1, typename T2 >
.E#Sm?gK typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
5Q` n6 x| {
(JW?azU return (T1 & )r1;
-P>=WZu }
C+XZDY(=Z } ;
4rG 7\ 1m;*fs template <>
,hLSRj{ class holder < 2 >
V(LFH9.Mp {
.A)Un/k7 public :
v&2@<I> template < typename T >
SzX~;pFM0 struct result_1
R Sz[6 {
PMs_K"-K typedef T & result;
#J724` } ;
^G&D4uZ template < typename T1, typename T2 >
x}'4^Cv struct result_2
:xS&Y\ry {
siYRRr typedef T2 & result;
Y>Hl0$:= } ;
uhB!k-ir template < typename T >
orH0M!OtS! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ApYud?0b {
x ;,xd return (T & )r;
FLI8r: }
p''"E$B/( template < typename T1, typename T2 >
F'FZ?*a typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
x9"4vp {
|qcFmy return (T2 & )r2;
2BX GVo }
f&|A[i>g } ;
/1~|jmi( 'QojSq
(0#F]""\e 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> >。
=4<S8Cp 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
X|E+K 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
rw[ {@|)'z A]Tcj^# return l(i, j) = r(i, j);
,GkW. vEU 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
An #Hb= ^7bf8 ^` return ( int & )i;
)nHE$gVM
s return ( int & )j;
Q &7)vs 最后执行i = j;
\UqS -j| 可见,参数被正确的选择了。
fTV|?:C{ 92]ZiL?k _T|H69 J {lTxB'W@d $>"e\L4Kp 八. 中期总结
`1bX.7K43 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
bro 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
3'*%R48P` 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
hr4ye`c j 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
lI_Yb: M'zS7=F!: 5 k%9>U%$ S=H_9io =lC;^&D-0/ hMeqs+ 九. 简化
w zqd
g 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
t8 8AN=4 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
*Ht*)l? 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:
D"XX920$~ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
\!JS7!+ +-*/&|^等
EEs-& 2. 返回引用。
WAB0e~e:|Q =,各种复合赋值等
}PQSCl^I 3. 返回固定类型。
(y~laW! 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
G/z\^Q 4. 原样返回。
h!G^dW. operator,
^@`e 5. 返回解引用的类型。
.3&a{IxM] operator*(单目)
o4%Vt} K 6. 返回地址。
mw(c[.*% operator&(单目)
uR:=V9O 7. 下表访问返回类型。
~z
K@pFeH operator[]
ihiuSF<NaQ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
twtkH~`"Q operator<<和operator>>
Bhu@ 2KdA u-QO>3oY6 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
2zKo 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
z_Wm
HB Yn4)Zhkk template < typename Left >
,<$YVXe/ struct value_return
n{^<&GWox {
]A]Ft!`6z template < typename T >
n^AP"1l8?0 struct result_1
7"F|6JP"$c {
@q+cmJKv typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
j&dx[4|m:h } ;
vS$oT]-hKE *
{gxI< template < typename T1, typename T2 >
dY/u<4 struct result_2
+[whh {
4e+BqCriC* typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
*5y
W } ;
}F{C= l2 } ;
G(As%r] GG_^K#* XLZ j 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
B:?#l=FL df4sOqU 下面我们来剥离functor中的operator()
U=F-]lD 首先operator里面的代码全是下面的形式:
4|6&59?pnc tE]5@b,R return l(t) op r(t)
Y9i9Uc.] return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Nmp>UE,7[ return op l(t)
-@ZzG uS( return op l(t1, t2)
\5'O.*pr return l(t) op
%j*k return l(t1, t2) op
*D?((_+ return l(t)[r(t)]
[,<\RviI return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
(Ffb&GL `6Ureui2? 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:
)W8L91- 单目: return f(l(t), r(t));
@7@e`b? return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
W$" Y%^L 双目: return f(l(t));
h
L]8e>a? return f(l(t1, t2));
z;dcAdz9 下面就是f的实现,以operator/为例
-G],H)M gX@nPZjg struct meta_divide
psIkG0
& {
Hz}+SAZ template < typename T1, typename T2 >
xH<'GB) static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
+{xMIl_ {
G{kj}>kS_ return t1 / t2;
^:4L6 }
D=r- } ;
H>? :U] J>=1dCK 这个工作可以让宏来做:
k42b:W5% 908ayfVI #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
e'1 ^+*bU template < typename T1, typename T2 > \
Y*@|My`
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
!8xKf*y 以后可以直接用
zmf"I[) DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
/Hv*K&}M 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
,IIZXl@ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
i8Fs0U4" #)GW}U]X 2GSgG.%SSM 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
k)`$%[K8 !0Idp% template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
HEBqv+bG class unary_op : public Rettype
Z)mX,=p {
v9%nau4 Left l;
yp=|7 public :
pC*BA<?Rg unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^ED"rMI Bk@)b`WR template < typename T >
!|B3i_n typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u3 ]Uxy {
[{`)j return FuncType::execute(l(t));
Bul.RCP' }
aXe{U}eow ~|&="K4,: template < typename T1, typename T2 >
k/G7.)C typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ptx,2e&Hq {
[%)@|^hw91 return FuncType::execute(l(t1, t2));
* [tc }
G%a] j } ;
XVw-G
}5 pd d|n2q 1Gsw-a;a 同样还可以申明一个binary_op
!:(C"}5wM np\st7&f6 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
d CE\^q[{ class binary_op : public Rettype
bA}Z0a {
rO0ZtC{K Left l;
'WK;$XQ Right r;
Bc@30KiQ^ public :
re;Lg
C binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
9#uIC7M vYDSu.C@a template < typename T >
D!oZ?dGCo6 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
i;c'P}[K {
Pg/T^n& return FuncType::execute(l(t), r(t));
-'6< }
q]px( qxfLfgu^ template < typename T1, typename T2 >
~n
WsP}`n typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
YG4WS | {
Y
%K~w return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
;{k=C2 }
BRb\V42i; } ;
20aZI2sk` {LP
b)) EZ<80G 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
5G#$c'A{4 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
6mCq/$ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
YZ+>\ x 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。
6B#('gxO 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
F?z<xL@ 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。。。
s2%V4yy% 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
8h|M!/&2 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)
`mzb(bE 下面是修改过的unary_op
2{-!E ^g Vo,[EVL template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Edw2W8 class unary_op
QBoFpxh= {
Pp+~Cir Left l;
"V4Q2T
T vt.P*Z5 public :
}taLk@T Q"%S~' unary_op( const Left & l) : l(l) {}
qe$33f* j$Nf%V 6Y template < typename T >
(S|a 9# struct result_1
QdDObqVdy {
9~c~E/4! typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
:\b|dvI< } ;
6PU/{c d ;^ template < typename T1, typename T2 >
Sh&iQ_vq
struct result_2
|O-`5_z$r {
ZqQ*}l5 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
hGI+:Js6 } ;
Q".g.k 7X}TB\N1 template < typename T1, typename T2 >
]]TqP{H typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xvmt.> f {
R,Fgl2 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
%X>FVlPm }
URA0ey` ]tB@kBi " template < typename T >
f#$|t> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#op:/j {
T|;@T^ return OpClass::execute(lt(t));
{~N3D4n^ }
H z@h0+h fW(/Loh } ;
*KJB>W%@uM E9+ HS sWHyL(C@ 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
KVR~jF% 好啦,现在才真正完美了。
<sX VW 现在在picker里面就可以这么添加了:
ZyI$M 3{J eY,O@'"8` template < typename Right >
|0sPka/u16 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Zw{MgoJ0Z {
M0L&~p_F return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
%2"J:0j }
$DebXxJw0l 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。
$6h*lT< `G!M>h@ j*400 ^lj7( FW..mD9)} 十. bind
E{y1S\7K 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
<*(^{a.O 先来分析一下一段例子
:,S98z# z.oU4c gL3iw!7 int foo( int x, int y) { return x - y;}
Pbn!KX~F~ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
W:`#% :C bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
yNCEz/4 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
Eectxyr?;N 我们来写个简单的。
vXv;1T 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
[AS}RV 对于函数对象类的版本:
dJ
~Zr)> lCIDBBjy^ template < typename Func >
kn"q:aD struct functor_trait
!'G~k+ {
"Sridh? typedef typename Func::result_type result_type;
bT)]'(Xy } ;
L',mKOej 对于无参数函数的版本:
6N~q`;p0 AjkW0FB:1 template < typename Ret >
V'DA[{\* struct functor_trait < Ret ( * )() >
UZ2TqR {
?o*I9[Z) typedef Ret result_type;
uO6{r v\ } ;
YKZa$@fA? 对于单参数函数的版本:
;H'gT+t<c ;_O)p,p template < typename Ret, typename V1 >
(JUZCP/ \ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
`P}9i@C {
$}GTG'*. typedef Ret result_type;
b2C`g]ibQ } ;
M.q=p[ 对于双参数函数的版本:
a5jL7a?6] -WJ?:?' template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
F$V/K&&W struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
!do?~$Og {
+ B}0=Ex$t typedef Ret result_type;
][&9]omB } ;
LWfqEL
- 等等。。。
!bnyJA 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
r;&>iX4B U_B((Z(g template < typename Func >
Yg9joNBh struct func_return
@FO)0 {
*L4`$@l8 template < typename T >
Lel|,mc`k2 struct result_1
NZ0O,}m {
)e|=mtp typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Q~{H@D`< } ;
=u[k1s? Wb}c=hZv template < typename T1, typename T2 >
yQNV@T<o struct result_2
&;&ho+qD {
n>>Qn&ym typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
k,yZ[n|` } ;
5=|hC3h } ;
j|4C\~i )wvHGecp* Ho;X4lo[j 最后一个单参数binder就很容易写出来了
yQ,{p@#X8 V[o`\|< template < typename Func, typename aPicker >
,Wbwg class binder_1
*)M49a*UD {
Gh.[dF? Func fn;
6( CDNMzj aPicker pk;
6!'3oN{ public :
BZ!v%4^9 ;!!n{l$r' template < typename T >
(xHf4[[u struct result_1
9H-|FNz?c {
%a+mk
E typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
G+UMBn } ;
6 5N~0t #X 52/8G template < typename T1, typename T2 >
j)C,%Ol struct result_2
H,nec<Jp {
o%9*B%HO/ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
{(U %i\F\ } ;
/1mW|O>0 ,I1RV binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
0j"8@< }X*Riu7gk template < typename T >
D=m'pL/pl typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
FKNMtp[` {
Y2o?gug return fn(pk(t));
gL_Y,A~Q{ }
Bp8'pj;~ template < typename T1, typename T2 >
F
*FwRj
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3RLFp\i"s {
%LVm3e9 return fn(pk(t1, t2));
[W%$qZlP }
)E@A0 W } ;
#]nx!*JNZ 0U%f)mG X/iT)R]b 一目了然不是么?
EQ'V{PIfj 最后实现bind
1N7Kv4, ]QzGE8jp* a}%#*J)! template < typename Func, typename aPicker >
=|3fs7 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
*%{gYpn {
<B9C*M"4% return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
*s9C!wYMZ }
8!Vl
BZzrRC 2个以上参数的bind可以同理实现。
~HOy:1QhE= 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Ecd;<$tk GrUCZ<S 十一. phoenix
`c<;DhNO Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
_%5Ro6 ]]Cb$$Td for_each(v.begin(), v.end(),
O8B\{T1 (
&f^, la do_
=-IbS}3 [
tjupJ*Rt cout << _1 << " , "
Y.g59X!Ub2 ]
J]nohICe .while_( -- _1),
uc;8 K,[t cout << var( " \n " )
cWoPB
_ )
\v'p/G)g );
!%"8|)CAr "jG}B.l=, 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:
/YZr~|65 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
xuqv6b. operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
a)wJT`xu 那么我们就照着这个思路来实现吧:
,%uo6% {zMU#=EC "?V0$-DR template < typename Cond, typename Actor >
|&RU/ a class do_while
N<~t3/Nm {
28 ?\ Cond cd;
Q_[ 3`jl Actor act;
O^oWG&Y;v public :
z^'gx@YD*v template < typename T >
S:h{2{ struct result_1
~`aa5;Ab_ {
.Y&)4+ckL typedef int result_type;
|Y?HA& } ;
;M)QwF1 z6*X%6,8 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
rJGf.qJJ wK?vPS template < typename T >
Tj:B!>> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
R}O_[ {
$<}$DH_Y do
HMSO=)@+ {
Qk:Y2mL act(t);
8fl`r~bqZ }
wne,e's} while (cd(t));
LDPUD' return 0 ;
"N`[r iq{ }
kqFP)!37 } ;
'<"s \, G3Z)Z)N `@`CG[-9 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
3kybLOG 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。
)h7<?@wv& 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。
e )d`pQ6 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。
<g$~1fa 下面就是产生这个functor的类:
!2ZF(@C/ |olA9mp|] nAv#?1cjz template < typename Actor >
aDU<wxnSvO class do_while_actor
k$blEa4 {
1q7|OWFT Actor act;
f4fvrL public :
N sXHO do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
8WXQOo8 PvPOU" template < typename Cond >
,Q picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
jIJ~QpNE } ;
t'n pG}`tE 2LF/H$]o5 }\B><E{G 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
;r<^a6B 最后,是那个do_
F1*>y ItNz}4o|d dYJ(!V& class do_while_invoker
y
[}.yyye {
Mk"^?%PxT public :
H?yK~bGQ template < typename Actor >
,Lr.9I. do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
"\w 7q {
~%<X0s| return do_while_actor < Actor > (act);
9jM}~XvV }
H\ F:95 } do_;
Lt64JH^lz (A9Fhun 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
0X6YdW _2X 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
+^60T$ 最后来说说怎么处理break和continue
TM%|'^) 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。
OP[@k 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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