一. 什么是Lambda
QBmARQ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
CZy!nR! 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,
5 3+C;]J
]x1ba_ 5:+x7Ed fZs}u<3Q) class filler
r"L:Mu {
q%s<y+ public :
@B)5Ho void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
ZdhA:}~^E } ;
}lkU3Pf1U (=%0x"' 9nd,8Nji 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:
3cqc< t:'^pYN:g Q9X+H4`}y Ta8lc %0w3 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
TY+Rol;! :2t?0YR #%CB`l 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
RLVz "= 3 lKBwjW E_xCRfw_i] ;|vn;s/ 二. 战前分析
x50ZwV&j 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。
|dqAT . 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
F^DDN7AKH Cm6%wAzC 3jM+j_nR for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
}(UU~V /* --------------------------------------------- */
OYIH**? vector < int *> vp( 10 );
y(6*)~Dh transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
yMe; /* --------------------------------------------- */
ESY\!X:| sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
uWr vkLGN /* --------------------------------------------- */
Z-'xJq int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
LeXkl=CC /* --------------------------------------------- */
,6T3:qkkvF for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
^s3 SzB@ /* --------------------------------------------- */
&n2dL->*# for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
R|t.JoP9 iy,jq5uw K2oyHw<mk iriF'(1 看了之后,我们可以思考一些问题:
gY!#=?/S 1._1, _2是什么?
`BKV/Xl 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。
\XgpwvO". 2._1 = 1是在做什么?
N:e5=;6s 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。
+FlO_=Bu 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。
aiwKkf`\ A{KF<Omu C\5"Kb 三. 动工
}SBpc{ch 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
bZzB\FB~ ^Y+P(o$HM IO]%AL(.; )i*- j= template < typename T >
dG*2-v^G class assignment
).9m6.%Uk {
U8R*i7 T value;
`\5u/i'Ca! public :
|$a!Zx94^ assignment( const T & v) : value(v) {}
;-!j,V+$h template < typename T2 >
MWron_xg T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
"kg;fF| } ;
7,&M6<~ ftwn<B 5Cjh%rj(jl 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
^
woCwW8n 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
1/%g
VB8 TuX9:Q "`&1"* >,)tRQS class holder
i"J`$u {
>%{H>?Hn public :
uKE?VNC] template < typename T >
C)xM>M_CB assignment < T > operator = ( const T & t) const
MiB}10 {
o"-*,:Qe return assignment < T > (t);
oZSPdk
}
WG=~GDS> } ;
8ZPjzN>c6 ~|5B 6
r}R%{ 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:
qGrUS_~q* }Z Nyd static holder _1;
+(l(|lQy$ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
l11+sqg B A(PWX`H for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
gyf9D]W 而不用手动写一个函数对象。
b]cnTR2E Lx#CFrLQ* W_%@nm\y L
j>HZS$F 四. 问题分析
I@jXW>$ 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。
(>a8h~Na 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。
czu?]9;^
Z 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
I5mtr 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
k^C^.[? 下面我们可以对这几个问题进行分析。
E@%9u# %.[jz,;) 五. 问题1:一致性
09L"~:rg 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?|
Oi-=
Fp 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
+\/1V` [,86||^ struct holder
Z0#&D&2sV {
FBGe s[, //
!)-)*T template < typename T >
%]1.)j T & operator ()( const T & r) const
L=# nnj- {
#WqpU. return (T & )r;
X4I+ }
3GVS-? } ;
V''?kVJ !LAC_b 这样的话assignment也必须相应改动:
7I4<Dj unD.t template < typename Left, typename Right >
h#JX$9 class assignment
pr?k~Bn {
e gdbv Left l;
(\$=de>? Right r;
Bj*\)lG<
public :
R8bKE(*rxj assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
T]UrKj/iF template < typename T2 >
v9
*WM3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
,Z$!:U } ;
20Z=_}, h-+vNhH 同时,holder的operator=也需要改动:
C/#?S=w`4 ^d@ME<mb template < typename T >
AkAQ%)6qV assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
)o`[wq {
@p%WFNR0 return assignment < holder, T > ( * this , t);
{M
^5w }
?M BOd9 8e"MP\0V
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
J;*2[o.N 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
LARMZoyi ~B\O{5W return l(rhs) = r;
"@YtxYTW- 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
h@CP 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
G#YBfPmr X:m m<4 template < typename Tp >
3FG'A[x3O class constant_t
V;d<S@$ {
3?Fe(!@ const Tp t;
VQ;'SY:` public :
snP]&l+ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
z:oi@q template < typename T >
x}~Z[ bx const Tp & operator ()( const T & r) const
NtNCt;_R7 {
6 apK return t;
D<'G\#n3I= }
YBL.R;^v } ;
h{:
]'/@~ L),r\#Y(v 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
VV"w{#XKw 下面就可以修改holder的operator=了
#xw3a<z ?u "dHo6CT,y_ template < typename T >
Y/T-2)D assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
|3BxNFe`% {
hjz`0AS return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
ee{K5 G }
Ec&_& ?8FJMFv;4% 同时也要修改assignment的operator()
<8^ws90Y AWg'J template < typename T2 >
=R)w=ce T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
&t6:1 T 现在代码看起来就很一致了。
vj|#M/3> R&Ss ET. 六. 问题2:链式操作
7CwWf 现在让我们来看看如何处理链式操作。
)hC3'B/[Y 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。
i:Gyi([C 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。
`6(Zc"/
\m 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。
q2/kegAT 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
@|{8/sOq Z29LtKr template < typename T >
"\u<\CL struct result_1
@"H7Q1Hg!* {
y;_F[m typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
WJk3*$= } ;
= ?BhtW G cB<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:
y9k'jEZ"oh >!%+9@a} template < typename T >
v +o6ZNX struct ref
a^_W}gzzd {
^=8/I w typedef T & reference;
Jp|eKZ } ;
KpDb%j template < typename T >
h!Y##_&&4 struct ref < T &>
F'CJN$6Mw/ {
bYqv)_8 typedef T & reference;
zF|c3ap } ;
[XubzZ9 .jiJgUa7 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
a8-V` \<dg template < typename T >
eI-SWwmv/u typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
6uKP
BL@, {
C%{2 sMJz return l(t) = r(t);
m*YfbOhs# }
|MagK$o 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。
6b$C/ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
|=KzQY|u pzaU'y#PM 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
]mz '(t _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
q2'}S
A/ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
+6$-"lf +5 调用divide的对象返回一个add对象。
"C(yuVK1G 最后的布局是:
}fv7WhQ Add
gK@`0/k{ / \
[@JK|50|K Divide 5
pzoh9}bue / \
[\Nmm4 _1 3
r :$*pC&{ 似乎一切都解决了?不。
!]Qk?T~9- 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
"A&A?% 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
ULBEe@s OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
|)" y ~d1=_p:~T template < typename Right >
-Eig#]Se3 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
w4CcdpR Right & rt) const
,4`Vl<6 {
GDe,n return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
);_ /0: }
a5saN5)H 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
<66%(J> XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
bvrXz-j 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
I )vR 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
K3`!0( 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
JZ![:$: 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?
mMOgx 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:
0^nF: F K(lSR template < class Action >
iY?#R& class picker : public Action
W)J5[p? {
"crp/Bj? public :
x V`l6QS picker( const Action & act) : Action(act) {}
rc<Ix // all the operator overloaded
%72(gR2Wa2 } ;
~x/ka43 Vy[xu$y 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。
`''y,{Fs 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:
koS?UYF` lF.kAEC template < typename Right >
(~{Y}n]s picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
S ~h*U2 {
T?d}IDv1 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
SiaW; ks }
Qk>U=]U =Hn--DEMg Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
R"JXWw 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。
eD2eDxN2 yp^k;G?_d template < typename T > struct picker_maker
B0)|sH {
l4U*Lv>
typedef picker < constant_t < T > > result;
^xNzppz`]C } ;
ik/
X!YTu* template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Ai[@2A yU {
G'}N ?8s1 typedef picker < T > result;
0&I*)Zt9x } ;
KN657 |f j\bp#+ 下面总的结构就有了:
)fIG4#%\ 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。
]>Z9K@ 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。
iEr?s-or picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
/J_],KdU 至此链式操作完美实现。
5XHejHn> `|Di?4+6% WrDFbcH 七. 问题3
~MH^R1=] 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。
@M-w8!.~ ~BuBma_ template < typename T1, typename T2 >
9d/-+j' ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
fvH{va. {
9m2FH~ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
SDE+"MjBY }
u1y>7,Z6W ?G',Qtz<K 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:
E8#aE\'t ~>9G\/u j template < typename T1, typename T2 >
9^n0<(99b struct result_2
Bi
\fB-| {
:fL7"\
pf~ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
d1c+Ii% } ;
sPW:[ ^1Fzs(#. 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?
F4T!&E%6 这个差事就留给了holder自己。
3>L5TYa d-Z2-89K qQDe'f~ template < int Order >
rBQ<5. class holder;
g7hI9(8+ template <>
EU:N9oT class holder < 1 >
,ps?@lD {
$#5'c+0 public :
9<3}zwJ template < typename T >
M"s:*c_6 struct result_1
6g#yzex {
"DvZCf[} typedef T & result;
wI
7gHp } ;
e&i`/m5 template < typename T1, typename T2 >
]5a3e+ struct result_2
v+g:0
C5
( {
nPI$<yW7F typedef T1 & result;
{#?|&n< } ;
#0h}{y
E
template < typename T >
zTMLE~w typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1CZO+MB&"$ {
.3_u5N|[=W return (T & )r;
l}(HE+? }
H6nH template < typename T1, typename T2 >
>JA-G@3i typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~cO iv {
5$:9nPAH return (T1 & )r1;
k_u!E3{~ }
[ t8]'RI% } ;
DEkv,e l*wGKg"x3 template <>
"R)n1,0 class holder < 2 >
St!0MdCH {
9:xs)t- _ public :
)AcevEHB template < typename T >
oVp/EQ struct result_1
W<^t2 j' {
|XQ_4{ typedef T & result;
FY)]yz } ;
B9
?58v& template < typename T1, typename T2 >
Fo;J3<U) struct result_2
* Z)j"i {
=)jo}MB typedef T2 & result;
An?#B4: } ;
UYy #DA template < typename T >
oy[ px9Wx typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
*+6iXMwe {
Ke:EL;*8k return (T & )r;
c}),yQ|!: }
Gi@c`lRd1 template < typename T1, typename T2 >
?0sTx6x@ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
pH3\X
cn {
Tu}EAr return (T2 & )r2;
Q;q{1M > }
PX23M|$! } ;
;;CNr_ f2Xn !]o b9T6JS 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> >。
x11r iK 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
1#AxFdm1 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
VhMVoW q;sZwp< return l(i, j) = r(i, j);
H{9P=l 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
{0/2Hw n :mLXB75gH return ( int & )i;
Mty[)+se return ( int & )j;
^liW*F"UY 最后执行i = j;
)~nieQEZQ 可见,参数被正确的选择了。
~h=iZ/g_^_ 'q}f3u > `*kl> }$ JwWxM3(%t 9CN'29c 八. 中期总结
[[N${ C 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
PVljb=8F 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Tj<B;f!u 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
c1y+kvv 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
0fUsERr1* >mEfd=p nr}Ols j]R[;8g 1_c%p#?K BxQ,T@ 九. 简化
vfm Y>nr 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
Lg#(?tMp,' 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
f:~$x 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:
lHTr7uF( 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
= iDd{$ +-*/&|^等
-F3~X R 2. 返回引用。
mDD96y =,各种复合赋值等
KQw>6) 3. 返回固定类型。
-O-?hsV)y 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
K3,PmI&W
4. 原样返回。
"sY}@Q7 operator,
}? c%L8\ 5. 返回解引用的类型。
Z ZCm438 operator*(单目)
'#,C5*` 6. 返回地址。
Acd@BL* operator&(单目)
HNj;_S 7. 下表访问返回类型。
+qT+iHa|n operator[]
R?- zJ ; 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
oK4xRv8Hd operator<<和operator>>
CY[3%7fv 3=} P l, 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。
\ n^[!e"` 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
`s Pk:cNz~ 87eH~&<1 template < typename Left >
[/ertB struct value_return
tXZMr {
v'^}zO template < typename T >
@M'qi=s* struct result_1
Zkqq< {
h.l.da1# typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
19!;0fe= } ;
SB .=x zn_#}}e;G template < typename T1, typename T2 >
]IeLKcn struct result_2
Ck"db30. {
D<<q5gG typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
{9x>@p/ } ;
vX}w_Jj> } ;
%^nNt:N0 Fpeokr"i Ryxu#]s 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
(~E-=+R[$& p|dn&<kd 下面我们来剥离functor中的operator()
tLq]#9kL 首先operator里面的代码全是下面的形式:
FH$q,BI!R (uhE'IQ{( return l(t) op r(t)
i?uX'apk return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Oe
:S1 f return op l(t)
!y'>sAf return op l(t1, t2)
.9,x_\|G* return l(t) op
M5t.l ( return l(t1, t2) op
o)7Ot\:E return l(t)[r(t)]
M V!d*\ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
d%epM5 o76!7 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:
e5n]@mu% 单目: return f(l(t), r(t));
5;^1Ab0 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
h{$k%YJ? 双目: return f(l(t));
'gg<)Bd return f(l(t1, t2));
]*lZFP~ 下面就是f的实现,以operator/为例
:l1-s] b09xf"D struct meta_divide
S_OtY]gF {
j6XHH&ZEb template < typename T1, typename T2 >
\@N~{72:k static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
,r]H+vWS {
3(,m(+J[S return t1 / t2;
.>.GQUr }
J[hmY= , } ;
$e--"@[Y |B*B>P# 这个工作可以让宏来做:
H^@Hco>| YZSQOLN{ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
o9]32l template < typename T1, typename T2 > \
e.%I#rNI static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
~9yKMUf 以后可以直接用
QJrXn6` DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
r=vY-p 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
% -AcA (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
Jvsy
6R f5b|,JJ !X~NL+ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
dzAumWoh 5p S$rf template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
=N{?ll6x7g class unary_op : public Rettype
YGLq~A {
[MwL=9;!H Left l;
yI#qkl- public :
GA[D@Wy unary_op( const Left & l) : l(l) {}
8]`s&d@GY x$n.\`f0 template < typename T >
CsycR @[ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a3\~AO H% {
c$2kR: return FuncType::execute(l(t));
-Fn/= }
]w _&%mB F+Qnf'at1 template < typename T1, typename T2 >
kc P ZIP: typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|9]-_a {
oST)E5X;7 return FuncType::execute(l(t1, t2));
R8u8jG(4 }
'iZwM>l\ } ;
7qOkv1.}0 Y,Z$U| U YjTr49Af0 同样还可以申明一个binary_op
[m
h>N$ Ot`%5<E^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
%M'`K class binary_op : public Rettype
zNrn|(Y%Y {
(Z?f eUxp Left l;
Ua
6O~,\ Right r;
lqL5V"2Y public :
z[QDJMt> binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
XIbxi :'C?uk ? template < typename T >
.*njgAq7 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wUr(i * {
m)pHCS return FuncType::execute(l(t), r(t));
<@ ts[p. }
Tr:@Dv.O !J#P'x0 template < typename T1, typename T2 >
m]MR\E5]By typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
h;+O96V4. {
Bl6I@w return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
'*rS,y }
UsU
Ri } ;
!9$}1_,is YQd($ 6IT6EkiT 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
kjV>\e 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
]f&]E
~i DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
DGCvH)Q 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。
[j@i^B & 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
OQ_<V xz 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。。。
tyW[i8)O} 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
GiuE\J9i 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)
i>h3UIx\ 下面是修改过的unary_op
KP0(w(q vjm? X template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
E8sM`2z5 class unary_op
WeH_1$n5 {
pn(i18x Left l;
i7h^L)M !\%JOf} public :
v*GS>S #BBDI unary_op( const Left & l) : l(l) {}
FN!?o:|( {{P 3Z[ template < typename T >
s-WZ3g struct result_1
",gVo\^ {
-th.(eAx typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
0.R3(O } ;
]Bf1p 2RNee@!JJP template < typename T1, typename T2 >
2Q@na@s struct result_2
UQh.o {
a9NuYYr,h typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Z|a*"@5_ } ;
wj}LVyV {4vWSb template < typename T1, typename T2 >
jA:'P~`Hj typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jsgDJ} {
(oy@j{G)c6 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
=d5;F`m }
l{8O'4; C,>n template < typename T >
[Fag\/Y+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^u$=<66 {
~1*37 w~ return OpClass::execute(lt(t));
ZyNgG9JL] }
A ?V-Sz# )^qXjF } ;
Q
Rr9|p{ N@<-R<s^ O!dS;p-F 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
x@oxIXN 好啦,现在才真正完美了。
vYXh WqL~ 现在在picker里面就可以这么添加了:
/O.q4p Zi}h\R a template < typename Right >
Z7y% picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
OzC%6;6h {
\oxf_4X return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
K9&Q@3V }
+[n#{;]< 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。
=m (u=|N3 5WfZd X~o;jJC z)*{bz] g6DIWMoO=h 十. bind
.,S`VNU 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。
p%bMfi*T 先来分析一下一段例子
It/'R-H %K\B)HR :f7!?^;y> int foo( int x, int y) { return x - y;}
a[zVC)N0 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
9{SzE /[ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
aG =6(ec.
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。
o\it]B 我们来写个简单的。
6A>bm{`c: 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
B!)9
> 对于函数对象类的版本:
gxI/MD~!> ^o q|^O template < typename Func >
ZK2&l8 struct functor_trait
Imzh`SI, {
69ycP( typedef typename Func::result_type result_type;
8>vNa } ;
6=Q6J 对于无参数函数的版本:
r0&LjH&R dn42'(p@G template < typename Ret >
0?I struct functor_trait < Ret ( * )() >
16z
WmJH {
(A}c22qe typedef Ret result_type;
jL3
*m } ;
Ei<+{P(t0 对于单参数函数的版本:
:TnU} i_/h "<&o;x< template < typename Ret, typename V1 >
X9" T(` struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
~% ]V,-4 {
f<<$!]\ typedef Ret result_type;
~_ovQ4@ } ;
kwS[,Qy\ 对于双参数函数的版本:
4RQ38%> >j /d}5R@Oy template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
I%j]p Y4 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
9/&1lFKJ {
?"}U?m= typedef Ret result_type;
NFur+zwv } ;
b-c6.aKf| 等等。。。
5(Q-||J 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
!+UXu]kA RdpOj >fT template < typename Func >
.rDao]K struct func_return
)J[Ady^5 {
6is+\ template < typename T >
t[ b(erO' struct result_1
r|3u]rt {
5':j=KQE_ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-/7@ A } ;
@ <'a0)n> 98{n6$\ template < typename T1, typename T2 >
Ut2x4$9 struct result_2
jM'Fb.>~ {
Fk`6
q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
p1z^i( } ;
lrMkp@f. } ;
pG /g AZJ|.mV q ) I.uqG 最后一个单参数binder就很容易写出来了
G6"4JTWO %+
MYg^ template < typename Func, typename aPicker >
f+c{<fX class binder_1
)B5U0iIi {
~;wR}s<}( Func fn;
Q6[h;lzGV aPicker pk;
=D 5!Xq'| public :
1<M~# kw1Lm1C template < typename T >
"1ZVuI struct result_1
JQ\o[t {
# kmI#W"^ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
I]d?F:cdX } ;
mj2sbRiSR= BUsAEwM template < typename T1, typename T2 >
}-WuHh# struct result_2
@y# u!} {
Ti5"a<R4m6 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
V}G;oz&>) } ;
d[ce3':z `[f IK, binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
TrHUM4 6rAenK-% template < typename T >
w6k^|." typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?kc,}/4 {
'KNUPi| return fn(pk(t));
s3 gT6 }
MXY!N/
template < typename T1, typename T2 >
@,q<][q typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C5#$NV99p {
?~~,?Uxw! return fn(pk(t1, t2));
u O~MT7~[X }
^eqq|(<K } ;
wQ9fPOm `ve5>aw0_Y S L%lY 一目了然不是么?
bd.t|A 最后实现bind
3ry0. EF'U`\gX ?u M2|Nk template < typename Func, typename aPicker >
cz*Z/5XH picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
=)XC"kUp {
a 1pa#WC return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
pS)/yMlVj }
?|we.{ ~FZ=
2个以上参数的bind可以同理实现。
+P
9h%/Yk 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。
y+a]?`2 ob>2SU[Y 十一. phoenix
?bK^IHh Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
lA7\c# r}])V[V for_each(v.begin(), v.end(),
Y-c_ 2 ) (
&r!*Y& do_
2UjQ!g` [
FDO$(& cout << _1 << " , "
1C\[n(9 ]
?e!mv}B_ .while_( -- _1),
OX)[?1m8 cout << var( " \n " )
@,v.Y6Ge )
djtCv;z );
Q68q76 &p#.m"Oon 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:
V@Fj!/ 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
+&hd3 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
(Puag* 那么我们就照着这个思路来实现吧:
'\.fG\xD ]l4#KI@ Zo|# ,AdE> template < typename Cond, typename Actor >
8!{F6DG class do_while
x0_$,Tz@ {
$@cg+Xrg1 Cond cd;
F&x9. Actor act;
F%pYnHr< public :
bjEm=4FI; template < typename T >
v-mhqhb struct result_1
zQQ=8#] {
V8.o}BWY typedef int result_type;
INj2B@_ } ;
z<c@<M=Q* =tE7XC3X_ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
h"{Z%XPX# }<hyW9 template < typename T >
c>%+y+b{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
R3SAt-IE {
Y^-faL7*\ do
0R%R2p'wG {
Lx:O Dd act(t);
]ozZW: }
?tLBEoUmKT while (cd(t));
WM_wkvYl return 0 ;
-_RMiGM?T }
P~y% } ;
-mlBr63Bj ~]_gq;bG Hki 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
z\fmwI 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
7C%z0/ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
2.zx 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
El$yM.M" 下面就是产生这个functor的类:
2}P?N b]Xc5Dp{ e-dpk^- template < typename Actor >
&nk[gb
o\ class do_while_actor
D@5AI
]( {
? LA>5 Actor act;
R7)2@;i public :
Rs<li\GS do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
INFbj8T rG _T!']~ template < typename Cond >
<TL!iM picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
`c zL$tN<P } ;
9K\A4F} 9b8ZOk'9_ $s*\yam?| 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
%4/>7 aB]Y 最后,是那个do_
O|opNr H +O7+=& Ungex@s_ class do_while_invoker
M~Tx4_t {
Dl2`b">u public :
y Q_lJIX template < typename Actor >
u/5^N^@^ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
XANPI| {
a&3pPfC return do_while_actor < Actor > (act);
&>
Myf@ }
0(2r"Hi } do_;
'$@bTW =}6yMR!4R< 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
9U[
A 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
A.@S>H'P
最后来说说怎么处理break和continue
TmZ%
;TN 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。
qHT_,\l2 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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