一. 什么是Lambda
T!{w~'=F 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
^76]0`gS 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,
re<{
> t@;p wlvgg B[Scr5| class filler
P+sW[: {
3?yg\ public :
]EAO+x9 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
i]4I [! } ;
n@i HFBb !qg`/y9 \)[j_^ 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:
& .j&0WE +\A,&;!SR 3hH<T.@) C!!M%P for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
]6`% O bS3
M t{kG<J/l 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Llo"MO*sr /6*42[r +'a^f5 m0SlOgRsk 二. 战前分析
tk`v:t!6U 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。
_{KG
4+5\X 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
ND;#7/$> cI*;k.KU p2](_}PK for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Fxz"DZY6 /* --------------------------------------------- */
fr3d vector < int *> vp( 10 );
[q-h|m transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
eym4=k ~ /* --------------------------------------------- */
"8MF_Gu): sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
7$=InK /* --------------------------------------------- */
0S~rgq|O int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
?`ZUR&
20 /* --------------------------------------------- */
vE?G7%, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
HV|,}Wks6s /* --------------------------------------------- */
u6agoK|^9 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
h]gp ^?= n>YKa)|W` NLqzi%s da(<K} 看了之后,我们可以思考一些问题:
PZ9I`P!C 1._1, _2是什么?
4[eXe$ 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。
@9s$4DS 2._1 = 1是在做什么?
H{wl% G 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
L4HI0Mx Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
/4Gt{ygSr 5j(k:a+!H R/YqyT\SM 三. 动工
5]0<9a 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
%h@EP[\ &8lZNv8;(p e"<OELA VPo".BvG6 template < typename T >
,zjv7$L class assignment
":ue-=&M {
0l6.<-f{ T value;
(<9u-HF# public :
8A#;WG assignment( const T & v) : value(v) {}
4hj|cCrO template < typename T2 >
=^?/+p8k T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
4pvMd } ;
hgq;`_;1, ZECfR>`x e^voW"?% 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
hVY$;s 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
k_#)Tw* <P_-s*b WyiQoN'q 2^7`mES class holder
h376Be{P {
<hyKu
public :
/{I$ #:M template < typename T >
2,b$7xaf assignment < T > operator = ( const T & t) const
!nnC3y{G {
>(<f 0 return assignment < T > (t);
$&c*'3 }
_[BP0\dPW } ;
hZb_P\1X /n&&Um\ @0''k 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
jP.dDYc 8s@3hXD& static holder _1;
>t+P(*u Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
nw<uyaU-t [a(#1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
xmoxZW: 而不用手动写一个函数对象。
:3 mh@[V +}AI@+
"AqB$^S9t 8oGRLYU N 四. 问题分析
2 %]X+`+O 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。
AbM'3Mkz 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。
HoAy_7-5 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
2=}FBA,2 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
x8|J-8A( 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Hl=xW/%6y 2\$oV 五. 问题1:一致性
BgT*icd8d 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?|
c71y'hnT 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
!4!~Lk= |-H&o] struct holder
Id9TG/H7 {
lOp`m8_= //
8@R|Km5h template < typename T >
7tp36 TE T & operator ()( const T & r) const
p#tI;"\y {
4,ag(^}= return (T & )r;
zt%Mx>V@ }
z$sGv19pB } ;
cMIEtK` DmcZta8n] 这样的话assignment也必须相应改动:
8P`"M#fI kx^/*~ex template < typename Left, typename Right >
K=&>t6s< class assignment
*qq+jsA6wH {
XWw804ir Left l;
Zd+bx*rD Right r;
(@YG~0 public :
Hn:Crl y# assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
b.938#3, template < typename T2 >
D%Z| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
V]^$S"Tv } ;
jEwIn1 cwL_tq 同时,holder的operator=也需要改动:
ssL\g`xe xSu > template < typename T >
F0#
'WfM# assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
*zLMpL_ {
7:@'B| return assignment < holder, T > ( * this , t);
AXB7oV,xt }
Ys7]B9/1O 'GScszz 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。
;{6~Bq9 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
X>^fEQq" "N#Y gSr return l(rhs) = r;
^zr`;cJ+c 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。
Dv6}bx( 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Y:`&=wjP~ wC*X4 ' template < typename Tp >
i/.6>4tE: class constant_t
UF|p';oom {
m {}Lm)M const Tp t;
jiGTA:v public :
EM_d8o)`B constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
wuBPfb template < typename T >
!u hT const Tp & operator ()( const T & r) const
Gm`8q}<I {
.)3 <Q}> return t;
{`_i` }
+T+#q@ } ;
OTv) \7_y%HR 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
\<K5ZIWV 下面就可以修改holder的operator=了
V[V[~;Py {..6>fS template < typename T >
)%]J>&/0J assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
3' 'me {
IGgL7^MF return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
9M ]_nP Y }
VN.Je:Ju =MWHJ'3-/ 同时也要修改assignment的operator()
}B^tL$k
b2*TgnRq template < typename T2 >
u@444Vzg T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
`@%LzeGz 现在代码看起来就很一致了。
X-/]IHDN -RLOD\ZBh 六. 问题2:链式操作
HKe K<V 现在让我们来看看如何处理链式操作。
BLFdHB.$T 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。
=|9!vzG4 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。
3$/IC@+ 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。
';"VDLb3 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
MOC/KNb YZ7.1`8 template < typename T >
=lSNs struct result_1
j1Ezf=N6` {
4z)]@:`}z typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
ABkl%m6xf } ;
a.Vuu)+Quw h`KU\X )A 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:
<naz+QK' [B3RfCV{ template < typename T >
SWLo|)@[/ struct ref
/@5YW"1 {
13f)&#, F typedef T & reference;
)}vl\7= } ;
@nf`Gw ; template < typename T >
Hp?/a?\Xm struct ref < T &>
Z :gyz$9w {
f
mGc^d|= typedef T & reference;
JS77M-Ac } ;
92{\B-
l S>{~nOYt-` 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
q(}bfIf L(\cH b9` template < typename T >
.^.z2
e typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
ce(#2o&` {
# "an9< return l(t) = r(t);
%)n=x
ne }
lfg6646?S 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
WhDJ7{D 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
zreU')a &{i{XcqH' 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
ntY]SK%Z _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
SX*RP;vHy _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
aDCwI :Li( +5 调用divide的对象返回一个add对象。
8i pez/ 最后的布局是:
svSVG:48 Add
E'8;10s / \
bZ6+,J Divide 5
@XVTU / \
E.f%H(b _1 3
Ep}s}Stlr} 似乎一切都解决了?不。
W8<%[-r 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
,vDbp?)'U 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
d'2A,B~_* OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
HTtnXBJ)*H saAF+H/= template < typename Right >
YS ][n_ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
qWw=8Bq Right & rt) const
o(HbGHIP {
j<x_ &1 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
W%J\qA }
OKV8zO 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
3sk9`=[{$ 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。
$J2Gf(RU 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
n*$ g]G$ 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。
Je{ykL?N 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。
v2?ZQeHr_( 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?
5)E @F9N 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:
S[N5 ikg W4N{S.#! template < class Action >
F5Va+z,jg class picker : public Action
8-i#8'/x {
}M+7T\J! public :
M?qy(zb picker( const Action & act) : Action(act) {}
$u.z*b_yy // all the operator overloaded
D]}G.v1 } ;
{8OCXus3m :-'qC8C 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。
]{iQ21`a- 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:
$C\BcKlmv :%.D78& template < typename Right >
?8$Q-1= picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
z @Y;r=v {
oQ# 8nu{k return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
m2o0y++TjW }
]tD]Wx% SdWV3 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
&o*A{ 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。
l\mPHA23 OYd !v`< template < typename T > struct picker_maker
`]X>V, {
+0~YP*I`/ typedef picker < constant_t < T > > result;
d5.4l&\u } ;
pFXEu=$3 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
PdCEUh\>y {
9my^Y9B typedef picker < T > result;
yw!{MO } ;
]3gSQ7 q@qsp&0/ 下面总的结构就有了:
"#] $r 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。
:0ep(<|; 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。
+H.`MZ= picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
]A"h&`Cvt 至此链式操作完美实现。
z}@7'_iJ G#CXs:1pd+ ~`/V(r;o 七. 问题3
"{n&~H` 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。
^_6|X]tz1T /mMV{[ template < typename T1, typename T2 >
Q@niNDaW2 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+:f"Y0 {
hc1N~$3!G return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
`gJ(0#ac }
Gq6*SaTk TJN4k@\$2 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
Si7*& dw= nEfK53i_ template < typename T1, typename T2 >
<[v[ci struct result_2
%RVZD#zr {
IcEdG( typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
)7d&NE_ } ;
j [a(#V{ ZoeD:xnh[ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
nNm`Hfi 这个差事就留给了holder自己。
4W])}C % >7FHo-H/T N;d] 14| template < int Order >
u y+pP!< class holder;
/{[o~:'p template <>
mR~&)QBP. class holder < 1 >
[Zrr)8A {
*#2h/Q. public :
j+!v}*I![ template < typename T >
omFz@ struct result_1
@ 7u 0v {
[m -bV$-d typedef T & result;
\G BuWY3B } ;
@L`jk+Y0vF template < typename T1, typename T2 >
>sF)BoLc struct result_2
cS$_\65 {
0a7Ppntb@ typedef T1 & result;
9!GM{ } ;
bLL2 template < typename T >
HsWk*L `y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
QWU[@2@%r {
$:6!H:ty return (T & )r;
D=$)n_F }
#z(]xI)" template < typename T1, typename T2 >
6LZCgdS{ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
}qUX=s
GG {
$j~RWfw- return (T1 & )r1;
3'Rx=G' }
I'Hf{Erw } ;
gr{ DWCK z{543~Og59 template <>
ni<(K
0~ class holder < 2 >
~,Qp^"rlW {
E$e5^G9 public :
fJ\[*5eiS template < typename T >
6b,V;#Anj struct result_1
[;N'=]` {
"7
yD0T)2 typedef T & result;
yu|>t4#GT } ;
TvM~y\s template < typename T1, typename T2 >
2eogY# struct result_2
q)GdD== {
maZ)cW?
typedef T2 & result;
K}y
f>'O } ;
yauvXosX template < typename T >
LD?sh"?b typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
@iiT< {
_aphkeqd return (T & )r;
xk5]^yDp }
jdN`mosJ template < typename T1, typename T2 >
YUb_y^B^ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
CITc2v3a {
<aw[ XFg return (T2 & )r2;
!Cs_F&l"j }
qK+5NF| } ;
Sdo-nt Ef\-VKh hPh-+Hb 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> >。
s~>}a 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
r%_djUd 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
U:`Kss` =I<R! ZSN return l(i, j) = r(i, j);
aXVFc5C\ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
(:_$5&i7 kM6
Qp return ( int & )i;
NbobliC= return ( int & )j;
e.> P8C<& 最后执行i = j;
#E[0ys1O 可见,参数被正确的选择了。
9?$i? DXo|.!P=3 +vH4MwG$.& J,hCvm mw!F{pw 八. 中期总结
PCvWS.{ 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:
!if 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
pmM9,6P4@ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
!1k_PY5) 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
F2WKd1U W!X@ |4JEU3\$ 45e~6", QZs!{sZ 4Ig;3 ^%71 九. 简化
7/H)Az@i45 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。
[GR;?R5 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
a[C@ 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:
KXy6Eno 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
$`c:& +-*/&|^等
j.Hf/vi`z 2. 返回引用。
+0&/g&a\R =,各种复合赋值等
eDMO]5}Ht 3. 返回固定类型。
]lbuy7xj63 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
}6# 4. 原样返回。
1^}+=~ operator,
-~0^P,yQ 5. 返回解引用的类型。
hrn+UL:d operator*(单目)
P?\6@_ Z 6. 返回地址。
@- xjfC\d operator&(单目)
]'}L 1r 7. 下表访问返回类型。
)UR7i8]!0 operator[]
VRMXtQ*1Dm 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
E.TAbD&5( operator<<和operator>>
,2q-D&)\Z 2:kH[# 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。
Ie_wHcM< 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
+R &gqja paK2xX8E template < typename Left >
*T/']t struct value_return
#4PN"o@ {
w}KkvP^ template < typename T >
wz%-%39q% struct result_1
qna8|3eP {
Nc`L;CP typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
/7kC< } ;
p'%s=TGwv WE?5ehEme template < typename T1, typename T2 >
]/Pn
EU[ struct result_2
oxs#866x {
q1,~ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
<YY 14p } ;
#a6iuO0I } ;
$mI Loy
B, !zo{tI19 a9gLg
& 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
CrLrw T ^sw?gH* 下面我们来剥离functor中的operator()
EwN}l 首先operator里面的代码全是下面的形式:
aOp\91
wT@og|M return l(t) op r(t)
d-qUtgqV86 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
b9krOe*j return op l(t)
S'" Df5 return op l(t1, t2)
6Oq7#3] return l(t) op
UNYqft4 return l(t1, t2) op
CTb%(<r return l(t)[r(t)]
]G\}k return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
AH^/V}9H w<#!h6Y= 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
+[VXs~I
q 单目: return f(l(t), r(t));
Psf#c:*_) return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
kmW4:EA% 双目: return f(l(t));
`3pW]&
return f(l(t1, t2));
'DR!9De 下面就是f的实现,以operator/为例
eFgA 8kY) 7dWS struct meta_divide
,bi^P>X {
P0@,fd< template < typename T1, typename T2 >
TbU#96"~. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
^('wy}; {
%EH)&k return t1 / t2;
F5<Hm_\: }
V0@=^Bls } ;
LV Ge]lD Xvu(vA 这个工作可以让宏来做:
tw;}jh !0+JbZ<%r| #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
'L'R9&o<X template < typename T1, typename T2 > \
5!
{D! static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
IxU/?Zm 以后可以直接用
\e*]Ls#jS DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
4RO}<$Nx} 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
4s-!7 (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。。。)
e
,(mR+a8 **%37 lxx2H1([ 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
RZLq]8pM 3fj4%P" template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
vXs"Dst class unary_op : public Rettype
tmq OJ {
oR'm2d ^ Left l;
b6bHTH0 public :
(QEG4&9 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
+7Gwg )nkY_'BV template < typename T >
L *wYx| typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
y(#e}z: {
Et$2Y-L. return FuncType::execute(l(t));
^8WRqQdx }
t.<i:#rj>l |Cv!,]9:r template < typename T1, typename T2 >
(.:e,l{U% typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
y[;>#j$ {
l?e.9o2- return FuncType::execute(l(t1, t2));
I7onX,U+ }
="+#W6bZT } ;
z/-=%g >HA d]9z@Pd oH@78D0A 同样还可以申明一个binary_op
Nn6%9PX_) kiEa<-] template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
w)f#V s class binary_op : public Rettype
:#Wd~~d {
)=+|i3]U Left l;
5pX6t Right r;
6nn*]|7 public :
L(-4w+ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
-).C )0`C@um template < typename T >
hN_]6,<\ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vM={V$D& {
e\rp)[>' return FuncType::execute(l(t), r(t));
$xsd~L& }
pglVR </ E.h*g8bXe template < typename T1, typename T2 >
0GwR~Z}Z typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6tZI["\ {
zLQx%Yg! return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
}MySaL> }
>*bvw~y, } ;
".%k6W<n g)-te+?6 5P bW[ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
PCA4k.,T 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
[),ige DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
C!gZN9- 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
F|8& 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Py<}S-: 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
X}]-*T|a 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
R2NZ{"h
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
6Wn1{v0 下面是修改过的unary_op
4+n\k ;uW FHc5@B template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
ib m4fa class unary_op
pH;%ELZ {
%b0*H_ok7 Left l;
Jm@oDME_E 4H/OBR public :
SbZ6t$" [g,}gyeS( unary_op( const Left & l) : l(l) {}
\V:^h[ad [[ZJ]^n, template < typename T >
l;U?Z'n struct result_1
tPvpJX6kP {
"@kaHIf[ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
f$( e\++ } ;
]:;&1h3'7 }H4RR}g template < typename T1, typename T2 >
%O<BfIZ struct result_2
Cx"sw
} {
xno\s.H%] typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
=1!
'QUc } ;
_F{C\} ~&O%N template < typename T1, typename T2 >
=N@t'fOr typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?2a $*( {
INf&4!&h return OpClass::execute(lt(t1, t2));
sLFl!jX }
[aS*%Heu X&zis1A< template < typename T >
E`q_bn typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
YIE<pX4Q7) {
9uY'E'm* return OpClass::execute(lt(t));
Tw%
3p= }
0(Ij%Wi, $'TM0Yu, } ;
49P4b<1
c> af GILfbNcd 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
}G=M2V<L 好啦,现在才真正完美了。
X]=t> 现在在picker里面就可以这么添加了:
$e\M_hp*J R]dg_Da template < typename Right >
d-m7}2c picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
l:%GH {
0YzpZW"+ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
V)^+?B)T }
+p^u^a 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。
neh(<> "b[5]Y{
U @o^Ww ;jPXs <VcQ{F 十. bind
d _
e WcI 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。
Q\)F;: | 先来分析一下一段例子
'yth'[ B *vM0 $(9U @N9E int foo( int x, int y) { return x - y;}
!W0v >p bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
A
>$I
-T+ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
+"(jjxJm 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。
!BI;C(,RL 我们来写个简单的。
\9d$@V 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
u>$t' 对于函数对象类的版本:
X8|EHb<
xPgBV~ template < typename Func >
`6YN3XS struct functor_trait
K^$=dLp {
':W[ A typedef typename Func::result_type result_type;
HDKbF/ } ;
ckn~#UE= 对于无参数函数的版本:
5uf a DMS!a$4
template < typename Ret >
*H122njH+T struct functor_trait < Ret ( * )() >
:4s1CC+@\ {
1}37Q&2 typedef Ret result_type;
>+waX"e } ;
cAy3^{3: 对于单参数函数的版本:
q;U,s)Uz^ 9kojLqCT template < typename Ret, typename V1 >
7KPwQ?SjT struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
3F0 N^)@ {
&{RDM~ typedef Ret result_type;
G
j1_!.T } ;
ca}2TT&t 对于双参数函数的版本:
-+5>|N# {t!!Uz 7 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
fV:83|eQ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
.o8t+X'G {
&R siVBA typedef Ret result_type;
q =Il|Nb> } ;
H[UlY?&+ 等等。。。
nie% eC&U 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Wf<LR3 I|J/F}@p template < typename Func >
Bf:Q2slqI struct func_return
a>)f=uS {
w:l"\Tm template < typename T >
W`&hp6Jq struct result_1
\f)#>+X- {
-DCbko typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
yBRC*0+Vy } ;
m3ff;, 4sM.C9W template < typename T1, typename T2 >
Mq8L0%j struct result_2
aP`P)3O6)1 {
?}7p"3j'z typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
<| &Npd' } ;
,
dp0;nkr } ;
5coZ|O&f8 f X)#=c|5 SB7c.H, 最后一个单参数binder就很容易写出来了
<ih[TtZ -![|}pX template < typename Func, typename aPicker >
v3qA":(w+( class binder_1
b6 M {
>j`qh:^ Func fn;
s<Fl p aPicker pk;
Kg$Mx public :
`W-Fssu 4fzZ;2sl} template < typename T >
akT6^cP^ struct result_1
>3_Gw4S*H {
BZxvJQ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
fT{Yg /j } ;
j.kG};f 9/;P->wy template < typename T1, typename T2 >
z] Ue|%K struct result_2
Ru~j,|0r4 {
E"@wek.- typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
= f i$}>\ } ;
Z/K{A` sC ;+F*0g binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
?s _5&j7 o]:9')5^ template < typename T >
$kKjgQS( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7)k\{&+P {
km40qO@3 return fn(pk(t));
XrPfotj1 }
F>cv<l
=6l template < typename T1, typename T2 >
@K]|K]cby typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*:NQ&y*uj {
:lzrgsW return fn(pk(t1, t2));
HKr
Mim- }
.6V}3q$-@ } ;
_l]fkk[T f9\X>zzB2| JZ#[
2mLh 一目了然不是么?
* H9 8Du 最后实现bind
W];dD$Oqg m_l[MG\ A4ygW: template < typename Func, typename aPicker >
P2*<GjV`S/ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
nvUc\7(%NW {
'eX ' return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
H4JTGt1" }
l (%1jC8 JLJ;TM'4= 2个以上参数的bind可以同理实现。
"Yca%: 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。
@]#1(9P w-{c.x 十一. phoenix
ym6K!i]q4 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
ujucZ9}yd @<Yy{~L| for_each(v.begin(), v.end(),
,{q;;b9 (
(b6NX~G-: do_
l0hlM# [
_7)n(1h[3b cout << _1 << " , "
->{KVPHe{ ]
d'I"jZ .while_( -- _1),
w'3iY,_ufC cout << var( " \n " )
-S+zmo8 )
Y5d \d\e/ );
f4Rf?w* p[lA\@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:
GDy9qUV 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
gGS=cdlV operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Rx|;=-8zg 那么我们就照着这个思路来实现吧:
i2^>vYCsl Y]5l.SV Zsh9>]ML template < typename Cond, typename Actor >
Pco'l#: class do_while
W 8!Qv8rf {
lu6(C Cond cd;
$lut[o74 Actor act;
n\.V qe public :
^<-+@v* template < typename T >
zNuJj L struct result_1
t!\tF[9e {
XF_pN[} typedef int result_type;
C{XmVc. } ;
f>Jr|#k ;xs"j-r/ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
50C ivz5H(b template < typename T >
"2T#MO/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kn"(A.R {
mo#04;VF do
gOOPe5+ J {
Vl!6W@g act(t);
4X(H; }
CC^'@~)? while (cd(t));
|qZ1| return 0 ;
[=]4-q6UN }
M[112%[+4 } ;
ohGfp9H `I5wV/%ib [,KXze_m 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
(DP &B%Sf 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
\K<QmK 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
a+T.^koY 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
K>l~SDcZ3 下面就是产生这个functor的类:
78H'ax9m yqiq,=OvP qc~iQSI template < typename Actor >
e01epVR; class do_while_actor
!o[7wKrXb {
d6sye^P Actor act;
{Fe[:\ public :
VgC2+APg do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
p`#R<K M|(Q0 _8
template < typename Cond >
td3D=Y picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
VEw" } ;
VD]zz
^ )M//l1 1s@+;QUib 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Bv%GJ*>> 最后,是那个do_
l/
; "4,?uPi ">jj class do_while_invoker
{Wu$YWE*sx {
yw3$2EW public :
ye? 'Ze template < typename Actor >
c>~*/%+ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
,V:SN~P66+ {
^J8lBLqe return do_while_actor < Actor > (act);
~Ti'FhN }
bl(RyAgA } do_;
-701j'q{ GU8sO@S5# 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
!V g` 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
4J([6< 最后来说说怎么处理break和continue
pDCeQ6? 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。
KX7>^Bt&k 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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