一. 什么是Lambda
UcDJ%vI 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
~<3qsA.. 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,
?^us(o7- bv>;%TF Ix%h/=I LKG],1n- class filler
FK{YRt {
~!'%m(g public :
#H(|+WEu void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
rB}UFS) } ;
= Ow}MX %FQMB %lV&QQa 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:
%L{ H_;z j_\sdH*r kqSCKY1 {!xPq% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
&~U8S^os BG"~yyKA \w^iSK- 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
t-lWvxXe %$I\\qq>{ dx[<@f2c (hd^ 二. 战前分析
q~r)B} 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
\CB{Ut+s 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
LS4c|Dv //:.k#}~B 1&Rz'JQ+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
+}>whyX1 /* --------------------------------------------- */
?{$Q'c_I vector < int *> vp( 10 );
yEtSyb~GK transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
J& +s /* --------------------------------------------- */
kYz)h sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
X\hD4r"
/* --------------------------------------------- */
'+Dn~8Y+9 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
FJv=5L /* --------------------------------------------- */
&7T0nB/) for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
$.cNY+ k /* --------------------------------------------- */
[Ym?"YwVX for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
42:\1B#[ ?
8S0 B>t$Z5Q^X O:RPH{D 看了之后,我们可以思考一些问题:
G[r_|-^S 1._1, _2是什么?
OAR1u} 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。
pQ*9)C 2._1 = 1是在做什么?
U#+S9jWe 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$34myOVf 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。
iquB]z' 3ZU`} 2<yi8O\ 三. 动工
Z~~{!C+G 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
\)DP(wC 5P
-IZ8~$ ]o_Z3xXUa 4t|g G`QW7 template < typename T >
#DwTm~V0" class assignment
n%3rv?m7 {
$91c9z;f^ T value;
cG,B;kMjo public :
OTL=(k assignment( const T & v) : value(v) {}
4s^5t6 template < typename T2 >
N/TUcG|m\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
}/[tB } ;
,4jkTQ*@2 .Frc:Y{ v6HBO#F'V{ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
1SP)`Q 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
R?(0:f iRS )Z) j =r`[Bm *&+e2itmp class holder
)~T)$TS {
~{0:`)2FQ public :
&kHp}\ template < typename T >
E08FUAth]# assignment < T > operator = ( const T & t) const
x
%L2eXL {
b>hNkVI return assignment < T > (t);
\$/)o1SG }
>:Na^ +c } ;
G`8gI)$u 7$<.I#x KF|+#qCN 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:
nk> YxlV2hcX; static holder _1;
,u#uk7V Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
5:Pp62 xKWqDt for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/WRS6n 而不用手动写一个函数对象。
Yewn Al09R,I; wV+ W( {2vk< 四. 问题分析
!lKO|Y 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。
L)a8W
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。
K19/M1~ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
7cr@;%# 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Q g"hN 下面我们可以对这几个问题进行分析。
);_g2=:# >N@tInE 五. 问题1:一致性
5B#q/d1/a 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?|
l9lBhltOH 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
#:s*)(Qn U s86.@| struct holder
AqB5B5} {
nT..+J) //
E0'+]"B template < typename T >
J0*hJ-/u T & operator ()( const T & r) const
B]L5K~d {
ym9Z:2g
return (T & )r;
<+o-{{E[ }
vH%AXzIA } ;
n$
$^(-g@) 'iA#lKG 这样的话assignment也必须相应改动:
0vuL(W8) XAwo~E template < typename Left, typename Right >
0?KXQD class assignment
Q1jU{ {
b6:A-jb*I Left l;
k"\%x=# Right r;
Xf!@uS6<X public :
gKeqf-UWKJ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
fuSfBtLPR# template < typename T2 >
ig<Eyr T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
,A`d!{]5 } ;
JQ=i{ 9iJ u.sF/T=6f 同时,holder的operator=也需要改动:
N-`Vb0;N dU1w)Y template < typename T >
D9,609w assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
(|)`~z {
`bT!_ Ru return assignment < holder, T > ( * this , t);
ZUP\)[~ }
NAjY,)>'K L9Sd4L_e 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。
QEKSbxL\W 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
\95qH,w)T 2_ M+akqy^ return l(rhs) = r;
Ec
IgX_\ 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。
b&[9m\AX` 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
E9z^# @s (XA=d
4 template < typename Tp >
R,R[.2Vi class constant_t
oJa6)+b(3 {
%|E'cdvkX const Tp t;
28FC@&'H public :
OzY55 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
J@D5C4>i template < typename T >
1{+x >Pv: const Tp & operator ()( const T & r) const
i)9}+M5 {
Xou1X$$z return t;
rE0?R(_ }
^,u0kMG5l } ;
&7Frg`B&: d]1%/$v^ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
<"A|Xv'Q 下面就可以修改holder的operator=了
^2f'I iE X8~dFjhX template < typename T >
NbOeF7cq+ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
,:g.B\'Q {
xw_VK1 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
j
!^Tw.Ty }
(t&]u7Atr xg=}MoX 同时也要修改assignment的operator()
_Gs*4: HUqG)t*c1 template < typename T2 >
#vrxhMo T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
jv$Y]nf 现在代码看起来就很一致了。
Ci%u =%( <;O=h;
~| 六. 问题2:链式操作
kk]f*[Zi5 现在让我们来看看如何处理链式操作。
z'@j9vT 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。
Y `4AML 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。
HScj
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。
0dS}pd">k 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
k.bzh. &v!=\Fig4 template < typename T >
\b{Aj,6, struct result_1
Jf\lnJTyU8 {
&qw7BuF typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
W: Rs 0O } ;
!iKR~&UpAL <viIpz2jh% 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:
GwiG..Y]& mk>L:+ template < typename T >
_XT]," struct ref
~wnTl[: {
g\MHv#v*k typedef T & reference;
fDc>E+, } ;
36>pa template < typename T >
;t!n%SnK9! struct ref < T &>
(IXiwu {
/lAB typedef T & reference;
F#=XJYG1 } ;
5,=Yi$x `@GqD 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
7q bGA K 3L/qU^` template < typename T >
/CpUq;^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
a%*l]S0z" {
`abQlBb* return l(t) = r(t);
Ta #vD_QP }
97:1L4w.( 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
TJ(P TB; 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
';`fMcN pT]M]/y/: 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
+3.Ik,Z}zq _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
6cof Zc$ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
]D^ dQ%{ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
dDH+`;$. 最后的布局是:
tB.;T0n Add
1lyJ;6i6L / \
7t-j2 n`< Divide 5
0z?b5D; / \
.4={K)kz|F _1 3
*D`qcv 似乎一切都解决了?不。
'G6TSl 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
[+$l/dag 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。
Z :f0> 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:
pTq,"}J!+ GF~^-5 template < typename Right >
:QgC Zq assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
2&91C[da0 Right & rt) const
$;un$ko6% {
E
[JXQ76 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
m1_?xU }
N_<sCRd]9 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
/H.QGPr 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。
\3K 6NA!L 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。
BmYU#h 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。
8)/i\=N3; 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。
GkMNV7"m 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?
T#Pz_
hAu 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:
04tUf3> "?,3O2t template < class Action >
FD(zj ^* class picker : public Action
6QdNGpN {
O%v(~&OSl public :
^)N[x''a picker( const Action & act) : Action(act) {}
nPq\J~M // all the operator overloaded
~\dpD } ;
>_M}l@1 vl$! To9R" Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
mFayU w 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
Ku LZg #1Mk9sxo template < typename Right >
cJA0$)JP& picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Gb61X6 {
&Pxt6M\d return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
'R*gSqx~ }
/Nq!^= ~J2-B2S! Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
322W"qduTZ 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。
Qv8#{y@U T\c;Ra template < typename T > struct picker_maker
?>MD /l(l {
A(_AOoA' typedef picker < constant_t < T > > result;
B%6bk. } ;
L5T)_iQ5 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
^
vI| {
R+]p
-NI^ typedef picker < T > result;
%9M; MK } ;
r0G#BPgdR d_J?i]AP|' 下面总的结构就有了:
3iYz<M 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"3[ 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。
GG"0n{>0 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Js+d4``W 至此链式操作完美实现。
^FgNg'"[3 J'9&dt "W6nW 七. 问题3
+ WPi} 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。
yG&kP:k< S "oUE_> template < typename T1, typename T2 >
<6/XE@" ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
q<>2}[W {
UEo,:zeN[ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
}SitT\% }
w%S<N NOyLZa' 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:
S
!c/"~X+ d!8q+FI template < typename T1, typename T2 >
z+" :,# struct result_2
~b\7qx_a9 {
v ;MI*!E typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
_zh}%#6L } ;
UShn)3F U]vNcQj 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?
(/YC\x? 这个差事就留给了holder自己。
6(9Ta'ywZ lk.Q6saI1 F/j=rs,*|D template < int Order >
@PwEom`a class holder;
8e\a_R*(| template <>
k`g+ class holder < 1 >
w2]1ftY {
`RGZ-Q{_ public :
&8"a 7$ template < typename T >
^\N2
Iu>6 struct result_1
p5F[( H|9 {
^%_B'X9 typedef T & result;
7vr)JT= } ;
TeqFy( Dr template < typename T1, typename T2 >
RB/[(4 struct result_2
(i *1M {
?[!.TU?4N typedef T1 & result;
)2S0OY. } ;
""pJO 6bI template < typename T >
$L</{bXW typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
{(a@3m~a% {
3kR- WgVF, return (T & )r;
wT*N{). }
tHoFnPd\| template < typename T1, typename T2 >
pvmm" f typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
yWzvE:!) {
83R"!w18 return (T1 & )r1;
@Jvw"= }
q<c).4 } ;
e}[$ = fvit+ template <>
dUO~dV1 class holder < 2 >
EzNmsbtZ( {
hNx`=D9[7 public :
yrsP'th template < typename T >
u x:,io struct result_1
wCmwH=O {
,?&hqM\ typedef T & result;
(3]7[h7 } ;
WDzov9ot template < typename T1, typename T2 >
NmB0CbB struct result_2
!Z=`Wk5 {
g<,v2A typedef T2 & result;
Eq.c;3 } ;
t:=Ui/!q template < typename T >
O')Ivm,E typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Kq{s^G {
~ S-x-cZ return (T & )r;
?WAlW,H> }
[j93Mp template < typename T1, typename T2 >
0A 4(RLGg typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
f[|xp?ef {
TqQ>\h"&_ return (T2 & )r2;
0eQ5LG?) }
ORtl~V' } ;
|qI_9#M\( W:5m8aE\ 8l='H l 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> >。
kOtC(\]5 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
tOspDPSXX 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
$u3N ',& 4uNcp0 return l(i, j) = r(i, j);
k ,<L#?,a 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
0.@/I}R[ #h r!7Kc;N return ( int & )i;
x[(2}Qd return ( int & )j;
JpuW
!I 最后执行i = j;
>Y2Rr9 可见,参数被正确的选择了。
/AMtT%91 5lU`o !/jx4w~R \!S C; (9cIU2e 八. 中期总结
r`S]`&#}( 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
j ^_G 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
2iH,U 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
.5dZaI) 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
@Rx/]wyH K/%aoTO} QGshc w:umr# DJ<c zZf#E@=$| 九. 简化
!o.g2 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。
G %#us3x 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
F5MWxAS,> 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:
gsU&}R1*h 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
*g=*}2 +-*/&|^等
W
B!$qie\ 2. 返回引用。
(yX Vp2k =,各种复合赋值等
2<988F 3. 返回固定类型。
*50Ykf 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Aga7X@fV( 4. 原样返回。
ikxSWO_Y= operator,
hG
]j m 5. 返回解引用的类型。
|Pj _L`G operator*(单目)
\DQ; v 6. 返回地址。
Jx{,x-I operator&(单目)
X,OxvmDm 7. 下表访问返回类型。
Jp=
(Q]ab operator[]
vW4f 3(/ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
-_4! id operator<<和operator>>
{;-$;\D AVcZ.+? 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。
>K
&b,o,[ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
'.dW>7 #Kh`ATme template < typename Left >
ntF(K/~Y struct value_return
GB
!3Z {
"^trHh8= template < typename T >
~z
aV.3# struct result_1
~P/G^cV3s {
L9kSeBt typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
tjTF?>^6| } ;
QWxQD'L' N\Hd3Om template < typename T1, typename T2 >
8bK}&*z< struct result_2
[]Fy[G.)H {
~z'0~3 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
t6"4+:c!> } ;
|BW956fBU } ;
}YSH8d Qy$QOtrv nut7b 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
e1IuobT /0\pPc*kA{ 下面我们来剥离functor中的operator()
(&gCVf 首先operator里面的代码全是下面的形式:
!l\pwfXP&% UbYKiLDF) return l(t) op r(t)
Mr1pRIYMd return l(t1, t2) op r(t1, t2)
:5Vu.\,1 return op l(t)
s e1ipn_A return op l(t1, t2)
zeua`jQ return l(t) op
%!=YNm return l(t1, t2) op
u(o @_6 return l(t)[r(t)]
7dakj>JM return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
C9nNziws z^b\hR 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
x``!t>)O 单目: return f(l(t), r(t));
y%GV9 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
gTq-\k( 双目: return f(l(t));
+amvQ];?Q8 return f(l(t1, t2));
awawq9)Y 下面就是f的实现,以operator/为例
O@$hG8: 3gM{lS}h# struct meta_divide
qJK^i.e {
2cDC6rul template < typename T1, typename T2 >
Wu}Co static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
c49#aNR {
AH}
nTm return t1 / t2;
h43k
}
Y9%yjh } ;
8jZYy! $wN .~"T 这个工作可以让宏来做:
980+Y ^*r${Nj #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
'|cuVxcE55 template < typename T1, typename T2 > \
B8nXWi static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
cshUxabB 以后可以直接用
td m{
V
st DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
1dq.UW\ 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
tb
i;X=5 (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。。。)
F;ZLoG*U -`;8~ wMN lAGxE-B^a" 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
:vr,@1c #[si.rv-> template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
H z6H,h class unary_op : public Rettype
q[#\qT&QU {
u1"e+4f Left l;
9@j~1G%^ public :
<V,?!}V unary_op( const Left & l) : l(l) {}
l&rDa=m.J [0}471 template < typename T >
nFP2wvFM typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P]TT {
01dx}L@hz return FuncType::execute(l(t));
8fN0"pymo }
@U)'UrNr~ 6M6QMg^ template < typename T1, typename T2 >
,'9tR&S$_ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a_ P[J8j {
oaKf{$vg return FuncType::execute(l(t1, t2));
V":BAn }
S ~_% } ;
I45A$nV#Q {)[i\=,`{ -3V~YhG 同样还可以申明一个binary_op
d;=,/a 9j 8t<5s template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
OBl8kH(b> class binary_op : public Rettype
ZMe| fn {
3 x'30 Left l;
X+3)DE\2 Right r;
) &9=)G public :
N!v@!z9Mu binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ArEpH"}@ `8-aHPF- template < typename T >
d5%*^nMpY typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1^;h:,e6 {
rEf\|x=st: return FuncType::execute(l(t), r(t));
"tark' }
4Rm3'Ch W>~%6K>p template < typename T1, typename T2 >
H>]z=w~ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Pjy?&;GvT {
Mz^s^aJEE return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
|:?.-tq }
o
,!"E^ } ;
So^`L s;S L7g&]% vP4Ij 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
s,k1KTXg<B 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
IX(yajc[~M DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
=,
0a3D6b 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。
9e&#;6l 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
F:g{rm[ 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。。。
3azc `[hl 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
)eEvyU
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)
p^:Lj 9Qax 下面是修改过的unary_op
[w/t J*Hn/m template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
5:d2q<x:{ class unary_op
acZHb[w {
l!y
_P Left l;
D5>~'N3b (0Qq rNs public :
J9FNjM[qe 5jQP"^g unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Fdw[CYHz }ELCnN template < typename T >
_PbfFY # struct result_1
Mh|`XO.5I {
w3N%J>4_E typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
DRoxw24 } ;
iq:[+ 48Lmy<}* template < typename T1, typename T2 >
(3h*sd5ly struct result_2
}Yl=lcvw {
E?mp6R]}% typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Q75^7Ga_ } ;
#}(Df& |w2AB7EU template < typename T1, typename T2 >
}#x3IE6' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
55LF {
1hyah.i]Y return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Q/n.T0Z^ }
I
6YT|R Bqi2n'^O2 template < typename T >
.^S78hr]n typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
FBAC9}V" {
} XU:DE return OpClass::execute(lt(t));
kV3j}C" }
uW~,H}E x2sOEkcQ } ;
bJF/daC5 .4W>9
8 P i!r}m 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
)hW {>Y3x 好啦,现在才真正完美了。
}.) 43(>] 现在在picker里面就可以这么添加了:
?1:/
6 SQU%N template < typename Right >
]~Vu-@
/} picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
#ljg2:I+ {
9:i,WJO return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
TQd FC\@f" }
Q|KD/s?? 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。
&]F|U3 W+
'}O< >Mz|e(6 J<#`IaV SzlfA%4+GR 十. bind
llfiNEK5; 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}DF$k%` 先来分析一下一段例子
xO-U]%oq +7<>x-+ ]MLLr'6? int foo( int x, int y) { return x - y;}
y6Epi|8 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
{dx /p-Tv bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
0o$HC86w 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
wv.Ulrpx. 我们来写个简单的。
nYy}''l< 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
KbdfSF$ 对于函数对象类的版本:
*-AAQ ~1r*/@M[V template < typename Func >
[F)/mN struct functor_trait
62l0
Z- {
`6N-MsP typedef typename Func::result_type result_type;
Y+u-J4bj } ;
UxcDDa/j2T 对于无参数函数的版本:
{dA
~#fW< B H0#Q5 template < typename Ret >
LL[#b2CKa struct functor_trait < Ret ( * )() >
EY&C[= {
tP
Efz+1N typedef Ret result_type;
hJo^Wo } ;
VUC <0WV 对于单参数函数的版本:
^GrkIh0nL E'^]zW=9 template < typename Ret, typename V1 >
c`i=(D< struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
oUvk2]H {
<%>n@A typedef Ret result_type;
7{^4 x#NO } ;
XBQ< 对于双参数函数的版本:
;IuK2iDt< y^QYlZO template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
A]iv)C;] struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
k g,ys4 {
hHc^ZA typedef Ret result_type;
RQpIBsj } ;
2WPF{y%/ 等等。。。
i$JG^6,O 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
a][pTC\ rb ,B~lwF9 template < typename Func >
rbK#a)7 struct func_return
nK h%E-c {
RCh$j&Tn template < typename T >
=,d* {m~A struct result_1
Y%)h)El
{
@nx}6?p\, typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
9Z0CF~Y5 } ;
9]L! . [7e{=\`= template < typename T1, typename T2 >
02W4-*) struct result_2
xZP >g {
bwSRJFqb typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
5hJYy`h~ } ;
@4_rx u& } ;
=(.mf Rnj Jg?I= 5]H))}9>d 最后一个单参数binder就很容易写出来了
l$-=Pqb xxoHH#a template < typename Func, typename aPicker >
f
OM^V{)T class binder_1
2E3?0DL", {
U1> Func fn;
O2q=gYX>\ aPicker pk;
5%QC
][, public :
[+%d3+27 Txt%nzIu template < typename T >
X;OsH struct result_1
N753 {
&e-#|p#v typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Z6IJ o%s } ;
H~?*KcZ 0\ L}}=yh6r template < typename T1, typename T2 >
=mKfFeO. struct result_2
Q{AZ'XV {
DJViy typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
"ep ` } ;
FJa[ToZ4+ YPha9M$AgU binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
)IFl
0<d
S2rEy2\}: template < typename T >
r~$}G-g typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t} *l?$` {
Wl&
>6./{ return fn(pk(t));
t7um
[ }
{cR_?Y@ template < typename T1, typename T2 >
?G$Om typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
SY%A"bC {
cBz!U8( return fn(pk(t1, t2));
ZnvEv;P }
V!T^wh; } ;
J3/\<=Qh !,cQ'*<W8- T}n N=Q4 一目了然不是么?
,f8}q]FTA 最后实现bind
/S:w&5e n-b>m7O( k{gl^ template < typename Func, typename aPicker >
42rj6m\ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
fL ~1 {
6gj]y^} return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
H$z>OS_6U }
&$mZ?%^C Op`I;Q
#%d 2个以上参数的bind可以同理实现。
eWb0^8_ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
![*:.CW 8weSrm 十一. phoenix
0JmFQ^g( Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
BZovtm3E k$ZRZ{
E+ for_each(v.begin(), v.end(),
)R jb/3*! (
@v>l[6]>^ do_
Mw/?wtW [
vuYO\u+ud cout << _1 << " , "
N]B)Fb ]
VZ\O9lD .while_( -- _1),
^oS$>6| cout << var( " \n " )
uQH%.A )
}x*7l`1 );
Ct4LkmD iI3v[S 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:
p86~~rvq[ 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
R'rTE operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
iaY5JEV:CA 那么我们就照着这个思路来实现吧:
aXMv(e+ yC0C`oC JZ `>|<W template < typename Cond, typename Actor >
IikG/8lP class do_while
V?OuIg%=: {
:1:3Svb<Y Cond cd;
8]S,u:E:N Actor act;
3^{8_^I public :
}1 $h xfb template < typename T >
+ c`AE struct result_1
M2}np {
O`cdQu typedef int result_type;
z8IPhE@ } ;
^;.T}c%N 4w'lu"U do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
`,+#! ) Z;#%t. template < typename T >
1o8wy_eSs typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:*^:T_U {
Vzpt(_>< do
zJ5hvDmC {
vkJ)FEar act(t);
M)L/d_4ka }
Kl{-z X while (cd(t));
zG_p"Z7, return 0 ;
_}D%iJg# }
KE<kj$
} ;
.Y;b)]@f T'E]
i!$ n|WfaJQZ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
)B6# A0 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。
1!vPc93 $$ 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。
R,%_deV\( 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。
YydA6IK4 下面就是产生这个functor的类:
t#Th9G]1 te i`/ R~)ybf{ template < typename Actor >
nP<S6:s: class do_while_actor
S.{fDcM {
q(78fZ *X Actor act;
3QW_k5o public :
]fZ<`w8u} do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
y,Jh@n';| k0L] R5W template < typename Cond >
%Uy%kN_& picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Y(_KizBY } ;
JBz}|MD n@hl2M6.x9 s.VA!@F5 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Ea-bC:> 最后,是那个do_
zN%97q_ Y&K <{\vE )n( Q class do_while_invoker
&R,9+c {
b._m 8z ~ public :
qy
,"X)^# template < typename Actor >
>"%ob,c:# do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
\7Qb229? {
=s;M]: return do_while_actor < Actor > (act);
JEhm1T }
v8m`jxII64 } do_;
g\Ak;03n Ow@v"L;jF! 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
hd2'AlB 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
aE)by-' 最后来说说怎么处理break和continue
8YX)0i' 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。
Ja|{1&J. 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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