一. 什么是Lambda
}dgfqq 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Oo5w?+t 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,
>=:&D)m" a&/#X9/ VVac: d3ZdB4L class filler
[q?<Qe {
RP[{4Q8 public :
B+\3-q void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
D~S<U } ;
^o3"#r{:+ Ve}(s?hU5 GpY"fc% 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:
w$zu~/qV2 3x{t( oM2l-[- KL1/^1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
\^L`7cBL 8 OY 3A EofymAi% 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
>,gg5<F-E x@P y>f2 52:HNA\E/ :61Tun 二. 战前分析
EMwS1~3dD 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。
!h"Kq>9T 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
$HHs ^tW +b0eE) ]m
g)Q:d, for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
G&D7a/G\ /* --------------------------------------------- */
+)!Y rKuu vector < int *> vp( 10 );
YVQN&|- transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
PRu 6xsyA /* --------------------------------------------- */
.7e2YI,S sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
JD)(oK%C /* --------------------------------------------- */
<*16(!k0 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
tItX y /* --------------------------------------------- */
mn, =i for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
}zkHJxZgE /* --------------------------------------------- */
_<k\FU
r for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
I4/8 _)b^ IHam 4$~- QdT}wkX z>58dA@f 看了之后,我们可以思考一些问题:
N60rgSzI 1._1, _2是什么?
_4"mAPt 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。
}Lc-7[/ 2._1 = 1是在做什么?
R.jIl@p 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。
sF!($k;! 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。
fd+hA UK595n;P !\nBh 三. 动工
6G1@smP 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
v\KA'PmiP d"}k!
0m -G}[AkmS cii_U=
template < typename T >
-~s!73pDY class assignment
Rp.Sj{<2 {
6h|q'.Y T value;
z.7cy@N6 public :
f[<m<I assignment( const T & v) : value(v) {}
EN$2,qf template < typename T2 >
K-bD<X T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
*W.C7= } ;
]NUl9t*N4 JlH&?? K(q+
" 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
]$ L| 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
<e Th 7&t-pv92* <'qeXgi {@eJtF+2 class holder
1C<uz29 {
u[@l~gwL public :
l1T m`7} template < typename T >
g[1gF& assignment < T > operator = ( const T & t) const
F~T]u2qt {
$G8E 3|k return assignment < T > (t);
S{]x }
SX<` {x&L } ;
3,p]/Z_ +MR.>"
gp5_Z-me 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
*,e:]!* 2/vMoVT, static holder _1;
-=%@L&y1 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
QqFR\6 0"kbrv2y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
XRcq hv 而不用手动写一个函数对象。
{_7i8c<s= m_.>C PH1p2Je g<l1zo`_ 四. 问题分析
JSkLEa~< 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
K~c=M",mW 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
}p}[j t 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
dYT% 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
iIMd!Q.)@ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
k3u"A_"c G0/4JSH 五. 问题1:一致性
[<2<Y 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
P^A!.}d 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
{9?Jj A uD}2<$PP struct holder
W}m)cn3@ {
iL7DRQ1 //
BUWqIdg template < typename T >
0+?7EL~ T & operator ()( const T & r) const
OBMTgZHxv {
/j4P9y^]= return (T & )r;
".W8) }
)k\H@Dy%$ } ;
+1uF !G&l XlV0* }S 这样的话assignment也必须相应改动:
U7K,AflK?M hWM<
0= template < typename Left, typename Right >
mtJ9nC class assignment
'?!zG{x {
~k!j+>yT Left l;
!ipR$ dM Right r;
\?Z{hmN public :
|uX,5Q#6 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
!j:9`XD| template < typename T2 >
FoNSM$x T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
2/?`J } ;
mR&H9NG *C5R}9O5 同时,holder的operator=也需要改动:
;1:Js0=;H !B\R''J5 template < typename T >
,VCyG:dw assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
W{5#@_pL {
3?c3<`TW return assignment < holder, T > ( * this , t);
5k`l$mW{ }
%6t2ohO" )Hpa}FGT 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。
Z)! qW? 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
G!"YpYml SW*"\X; return l(rhs) = r;
: ]sUpO 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。
$K]m{ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
[#l*_0 MXw hxk#E template < typename Tp >
Q?nN!eT class constant_t
U*i{5/$ {
;*Ivn@L const Tp t;
xCg52zkH# public :
ox(j^x]NC constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
jE}33" template < typename T >
&^#VN%{ const Tp & operator ()( const T & r) const
C1jHz {
/DK"QV!]s return t;
mzeY%A<0^ }
v-#Q7T } ;
#pb92kA' e4!:c^? 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
}])oM|fgO 下面就可以修改holder的operator=了
)\eI;8 %+j8["VEC template < typename T >
lBK}VU^ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
:[O
8 {
()5[x.xK@ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
,quoRan }
L;*ljZ^c 3on7~*
同时也要修改assignment的operator()
{zn!vJX TM_/`a2} template < typename T2 >
>+JqA7K T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
v3aYc:C 现在代码看起来就很一致了。
}q $5ig W+PJZn 六. 问题2:链式操作
x c/}#>ED 现在让我们来看看如何处理链式操作。
*VFf.aPwYi 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
g+pml*LJ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
K? y[V1, 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
x[$z({Yf 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
)2bvQy8K +3BBQ+x! template < typename T >
8zRP(+&W struct result_1
ZZHDp&lh} {
)/pU.Z/ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
DVSL [p?_ } ;
0s/w,? Hkwl>R$ 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:
#73F}
tZ^ ^Pbk#|$rU template < typename T >
Q4+gAS9 struct ref
d/[;
`ZD+ {
umiBj)r typedef T & reference;
E%rk[wI } ;
)XvilCk1 template < typename T >
) L#i%)+ struct ref < T &>
!a7[8& {
swM*k;$q{ typedef T & reference;
q(`/Vo4g( } ;
rEB@$C^ LIcM3_. 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
N"]q='t [H6hyG~ template < typename T >
a0D%k: k5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
D|e
uX7b {
k@/sn(x return l(t) = r(t);
,.kha8v }
{]:7bV#JP 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
U)E(`{p] 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
>8k_n GBRa.;Kk 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
f@Zszt _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Q36qIq_0e _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
V:VO[e<e +5 调用divide的对象返回一个add对象。
U56G. 最后的布局是:
G LIi6 Add
aqj@Cjk4Z / \
,.OERw Divide 5
(NF~Ck$#q / \
_3TY,l~ _1 3
)N7Y^CN~ 似乎一切都解决了?不。
Qa-K$dm% 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
sj HrPs e 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
I'uSp-Sfy OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
nlW +.a[ 7ccO93Mz template < typename Right >
7Rd'm'l) assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
{bJ`~b9e Right & rt) const
4nh>'v%pD {
>`A9[`$n return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
n:yTeZ=-s4 }
zi]\<?\X 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
&Low/Y'.jJ 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。
s'%R 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。
8W,Jh8N6 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。
mP0yk| 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。
m^ tFi7c 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?
y:~ZLTAv 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:
C|}iCB -o$QS, template < class Action >
'}B+r@YCN class picker : public Action
Cjc6d4~ {
Gn ~6X-l public :
tjdaaN#,V picker( const Action & act) : Action(act) {}
L?WFmn // all the operator overloaded
gG*X^Uo } ;
$5ak_@AC P)Rh=U Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
05b_)&4R 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
A v2 08}Y jRJn+ template < typename Right >
0n;<
ge&~R picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
;" dV"W
{
-f% ' return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
q*_/to }
a&c6.#E{y +l9!Fl{MK\ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
@?yX!_YC 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
]yK7PH-{L 18+)`M-5o template < typename T > struct picker_maker
eZIhEOF {
AiEd!u. typedef picker < constant_t < T > > result;
NQ(1 } ;
GP?M!C,/}k template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
DU5c=rxW {
BJM.iXU)[ typedef picker < T > result;
`*_mP<Ag } ;
[lWQ'DZ /s@o Z{h 下面总的结构就有了:
VyzS^AHK functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
e4H A7=z picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
ew#B[[ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
8<8:+M} 至此链式操作完美实现。
pTPi@SBaP{ lI *o@wQg = \'}g? 七. 问题3
x:),P-~w 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
b:lP%|7 jL%x7?*U0 template < typename T1, typename T2 >
1FlX'[vh ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]xRM&=)< {
\m(VdE return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
K{|p~B }
&cxRD Y9uC&/_C 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
Pv_Jm 9N@W\DT template < typename T1, typename T2 >
,z;cbsV-{ struct result_2
&O9 |#YUq {
j27?w< typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
`j,Yb]~s79 } ;
x3 q]I 8q ^@3sT,M,S 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
OSs&r$ 这个差事就留给了holder自己。
:Av#j@# 7"sD5N/>uh fZ0M%f template < int Order >
=G7m)! class holder;
cq}EZ@ . template <>
}uJu>'1[G class holder < 1 >
*5%d XixN {
ABQ('#78 public :
';3{T:I template < typename T >
"P7nNa struct result_1
C-Q28lD}f {
sH{4Y-J typedef T & result;
U>]$a71 } ;
_I@9HC 4 template < typename T1, typename T2 >
}=< struct result_2
YC++&Nk {
Z/k:~%|E typedef T1 & result;
h"X;3b^ m } ;
&,zq%;-f template < typename T >
kD=WO4} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
G`cHCP_n {
ZrPbl"`7 return (T & )r;
KN<S}3MN }
~;l@|7wGz template < typename T1, typename T2 >
ED=V8';D typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
s}w{:Hk,x8 {
h2Ld[xvCu% return (T1 & )r1;
tSr8 zAV }
oI
}VV6vO } ;
?}wk.gt> 3EJj9}#x"' template <>
G<}()+L class holder < 2 >
?zh9d%R {
A\4D79>x public :
1eS&&J5 template < typename T >
IpYM;tYw& struct result_1
pMw*9sX {
IwQ"eUnK typedef T & result;
eD,.~Y#?= } ;
NjVYLn<.r template < typename T1, typename T2 >
FHj"
nB struct result_2
ur)9x^y {
Of*Pw[vD typedef T2 & result;
&S~zNl^m } ;
z* ^_)Z template < typename T >
tr<Nm6! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Hx"ob_^'7 {
nV"~-On return (T & )r;
CAfGH!l! }
((H^2KJn template < typename T1, typename T2 >
t<#TJ>Le typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
th {
O#ai)e_uQk return (T2 & )r2;
??^5;P{yx }
xN5) } ;
`, OG7hg @5N]ZQ9 smlpD3?va 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
;rF\kX&Jh 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
2;k*@k-t 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Sdp&jZY NCiW^#b return l(i, j) = r(i, j);
j'Gt&\4 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
PQy4{0 _ -.1y(k^4E return ( int & )i;
'*K :
lx return ( int & )j;
Bal$+S 最后执行i = j;
GzhYY"iif# 可见,参数被正确的选择了。
J?V? R `` ,fodA8 gZN8!#h}B 9B{k , 1
e^8 O_VB 八. 中期总结
<CS(c|7 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:
l{5IUuUi 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
T. }1/S"m 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
I3aNFa} 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
6/5YjO|a F0GxH? p*< 0"0 yMG1XEhuG `.E[}W K*%9)hq 九. 简化
RiDJ> 6S 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。
_dqzB$JV 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
~5NXd)2+Ks 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
Zq^At+8+ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
+[M6X}
TQ +-*/&|^等
[A~y%bI" 2. 返回引用。
i`(XLi}k =,各种复合赋值等
h?AS{`.1 3. 返回固定类型。
DVG(Vw 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
dzARI` 4. 原样返回。
=b%MXT operator,
1a?!@g) 5. 返回解引用的类型。
O9G[j=U operator*(单目)
qU+t/C. 6. 返回地址。
VrHv)lUr operator&(单目)
m}C>ti`VD 7. 下表访问返回类型。
ap.K=-H operator[]
b LB:MW\% 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Jb0`42 operator<<和operator>>
tRs [ YK p)jk>j B OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
rV2WnAb[H& 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
L9r8BK; J*r*X. template < typename Left >
-f3p U:G8 struct value_return
w{Ivmdto {
P0SQr?W template < typename T >
\MA+f~)9 struct result_1
^UciW {
C;;Sih5 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
c?tBi9'Y] } ;
q_Q/3rh )mg:_K template < typename T1, typename T2 >
69PE9zz struct result_2
|N4.u
_hM {
U\ ig: typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
-?H#LUk } ;
&b.=M>\9Q } ;
?ME6+Z\ [glLre^ 35A|BD)q 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
?8I?'\F;
zkt+7,vI 下面我们来剥离functor中的operator()
<->{ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
R]vV* KxI&G%z return l(t) op r(t)
'<jyw return l(t1, t2) op r(t1, t2)
u#Pa7_zBj] return op l(t)
srr
:!5 return op l(t1, t2)
|v`AA?@{8 return l(t) op
}K7#Q return l(t1, t2) op
GD&uQ`Y5 return l(t)[r(t)]
VEH&&@d return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
xmNB29# -Y1e8H =' 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
w;;BSJ]+[ 单目: return f(l(t), r(t));
c>,'Y)8 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
@GPCwE1 双目: return f(l(t));
o@r7
n>G
return f(l(t1, t2));
Hn7_FOC 下面就是f的实现,以operator/为例
s28`OKC} XR8,Vt)= struct meta_divide
TcyNIx {
:iK(JE` template < typename T1, typename T2 >
J; 3{3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
O%Scjm-^X {
y_'Ub{w return t1 / t2;
LSm$dK }
\<&m&%Zs } ;
Nu0C;B66 [8P:?nDDL 这个工作可以让宏来做:
}v@dL3{f T] R|qlZ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
5/q}`T9i%7 template < typename T1, typename T2 > \
c CSs static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
5Iy|BRU(% 以后可以直接用
x5|I DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
%G3h?3 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
FGPB: (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。。。)
<>n0arAn >Y&N8PHD dah[:rP,n{ 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
}^4Xv^dW>g 5 z~1Dw template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
__lM7LFL class unary_op : public Rettype
,oORW/0iS {
d)B@x` Left l;
@*F"Q1 wI public :
b}OY4~ Y4 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
~9?cn Av @b!iw+ template < typename T >
Y_Eb'*PY typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a[v0%W ]u {
5uGqX" return FuncType::execute(l(t));
]O Z5fd }
*w$W2I>b7 w:??h4lt template < typename T1, typename T2 >
IW)()*8;/ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
LnFdhrB@x {
7WZrSC return FuncType::execute(l(t1, t2));
B5gj_^ }
jLy } ;
tN[L@t9#cr _geWE0
E fr,7rS/w{l 同样还可以申明一个binary_op
x"eRJii? Xk:OL,c template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
anuL1fXO class binary_op : public Rettype
BoA/6FRi[ {
R7]l{2V#^ Left l;
TSA,WP\ Right r;
=31"fS@ public :
{.n"Z binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
+~St !QV% 2:*w~|6>}5 template < typename T >
[l:x'_y typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
i}b${no {
r~[Ia!U ? return FuncType::execute(l(t), r(t));
f'8kish }
7;u
e 4)E_0.C template < typename T1, typename T2 >
#w;v0&p typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rI{=WPI&WU {
"B8Q: return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
z^KJ*E }
$JS L-NkE } ;
qsL)}sC^8 Gk967pC PEN\-*Pv 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
D>|H 2 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
E"\/M DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
~Xr=4V:a+ 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。
W"724fwu& 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
5&xB6|k 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。。。
t4{rb,
}W 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
&6DMk- 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)
1h(0IjG8 下面是修改过的unary_op
3E7ULK D@C-5rmq template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
yh^!'!I6u[ class unary_op
z+x\(/ {
vVj Left l;
BW-`t-,E; tv>>l% public :
H/,gro z|fmrwkN'$ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
})uGRvz r[1i*b$ template < typename T >
:WQ^j!9' struct result_1
ODZ5IO}v {
QS0:@.}$E) typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
g"Ljm7 } ;
+
r!1<AAE$ ckV`OaRw4 template < typename T1, typename T2 >
oV)~@0B&0 struct result_2
avjpA?Vz {
0WT{,/> typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
hhb?6]Z/ } ;
#btLa\HJ UYFwS/ RW} template < typename T1, typename T2 >
[N1hWcfvd typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)_a~}
U]=. {
rL/H2[d return OpClass::execute(lt(t1, t2));
|]QqXE-7 }
Mc#*wEo)8 _,q) hOI template < typename T >
AoY-\E typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$m7?3/YG {
iM2W] return OpClass::execute(lt(t));
.e3NnOzyxS }
L}GC<D: H&F9J^rC } ;
A01AlK_B Ny_lrfh) [ Z:ni$7<. 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
1[kMOp 好啦,现在才真正完美了。
nYWvTvZ 现在在picker里面就可以这么添加了:
Z -,J)gW KiRUvWqa template < typename Right >
]'5;|xc9$/ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
b:=TB0Fx?n {
rI^zB mrr return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
r~+\
Y"rM }
|\_^B 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。
[qdRUV' ;g6M%;1- *eIJwXE .R)PJc5^ x? ?pBhJH 十. bind
]DZE% 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。
{)DHH:n 先来分析一下一段例子
ktK_e ~CtL9m3tO <$6QDfa# int foo( int x, int y) { return x - y;}
p7);uF^O% bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
~CVe yk< ( bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
nM\eDNK 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
9 Yx]=n 我们来写个简单的。
;WgJ<&33 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
0~HKiH- 对于函数对象类的版本:
KQcs3F@t
u4.ngjJ template < typename Func >
*"WDb|PBb struct functor_trait
J\J?yo 6 {
q ud\K+ typedef typename Func::result_type result_type;
GFfq+=se } ;
o]Ol8I 对于无参数函数的版本:
hOFOO_byzO
:,WtR template < typename Ret >
eFBeJZuE| struct functor_trait < Ret ( * )() >
:`E8Z:-R {
j>]nK~[ka typedef Ret result_type;
kgy:Q' } ;
4VHqBQ4
对于单参数函数的版本:
;^La"m xBUya4w template < typename Ret, typename V1 >
HODz*pI struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
o[v\|Q`d {
Z-8Yd6 4 typedef Ret result_type;
Jo$G,Q } ;
IGS1| 对于双参数函数的版本:
rm4.aO~-F vy_D>tp template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
'7D,m
H struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
?notxE7 ] {
:[\v typedef Ret result_type;
baJxU:Y=p } ;
W3D c r@Dy 等等。。。
v$(lZa1 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
9Q(+ZG=JkV 5K^69mx template < typename Func >
7@Zx@ struct func_return
#mZpeB~ {
CqHK %M template < typename T >
^Y u6w\QM struct result_1
nt;haeJ {
S{FROC~1R typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%YSpCI } ;
?q(\=;Y %uJ<M-@r=u template < typename T1, typename T2 >
!lxTX struct result_2
\%/#x V {
0VckocF typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
pWPIJ>2G: } ;
A,V\"KU } ;
BYO"u6 TpmwD{c[\ CPVjmRUF| 最后一个单参数binder就很容易写出来了
lY~4'8^ HS{(v; template < typename Func, typename aPicker >
AjJURn0`,! class binder_1
_<=S_<$2 {
"jTKSgv+q5 Func fn;
nL$x|}XAcj aPicker pk;
:ml2.vP public :
\Y|~2Ls8tu 7M<'ddAN template < typename T >
|+35y_i6 struct result_1
aO@7O* {
%FS$zOsgGK typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
}8@M@ } ;
N=5)fe%{4 hty0Rb[dH template < typename T1, typename T2 >
XYS'.6k( struct result_2
aFe`_cnG {
{K4+6p typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
JYrY[',u } ;
[q_`X~3 txZ?=8j_Y binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
MZTx:EN! yu6`66h) template < typename T >
!
iptT(2 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!L;\cl {
Aub]IO~ return fn(pk(t));
-b9;5eS! }
N[<H7_/3 template < typename T1, typename T2 >
r'dr9"-{ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"p/j; 6H {
/,MJq#@K return fn(pk(t1, t2));
d~/q"r 1" }
JCPUM*g8 } ;
#'-Sh7ycW UK$ms~H `6[I^qG". 一目了然不是么?
^ K7ic,{ 最后实现bind
%.<H=!$ JOb*-q|y v~T7` template < typename Func, typename aPicker >
:Gu+m picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
qS/V"|G( {
4B4Z])$3 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
s0*0 'f }
L4b:F0 ) c/%
NiN 2个以上参数的bind可以同理实现。
}R)=S_j 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
i.xXb[M+ $xOI 1|d 十一. phoenix
9%iUG(DC Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
`C_jP|[e BnCKSg7V for_each(v.begin(), v.end(),
ed!:/+3e/ (
?E9D Xg do_
&O)&k [
?9HhG?_x cout << _1 << " , "
/wxE1][. ]
hY*0aZ|( .while_( -- _1),
&n[~!%( cout << var( " \n " )
i\4hR? )
osOVg0Gyj );
+B'8|5tPX Z<#hS=eY 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:
4<lQwV6= 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
BaO1/zk operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Tzt ,/e 那么我们就照着这个思路来实现吧:
[L6w1b, kWlAY% /Y&02L%\3s template < typename Cond, typename Actor >
*d(SI<j class do_while
@v}B6j b; {
LuR,f"%2 Cond cd;
)jCo%P/ Actor act;
_TUk(Qe public :
TgTnqR@/ template < typename T >
V $|< struct result_1
sowd`I~ {
4J|t?]ij|E typedef int result_type;
YC=S5; } ;
T#
lP!c /({;0I*!i do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
B_ja&) !s1 .}k(L4T|= template < typename T >
nx:KoB"ny typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
FP#FB$eP
{
Y4F6qyP)" do
1[E#vdbT {
4Hb $0l act(t);
aup6?'G; }
_1*7Z=| while (cd(t));
1`LXz3uBe return 0 ;
0G <hn8> }
KtB!"yy# } ;
Z?NEO>h7 Jz:r7w{4eB HPQ/~0$ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Z,c,G2D 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。
{kLGWbo|Q 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。
`W `0Fwu9 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。
Q<6P. PTya 下面就是产生这个functor的类:
?X9]HlH Cs@ +r 6al=Cwf template < typename Actor >
QM5 .f+/ class do_while_actor
85|fyX {
V8-h%|$p3W Actor act;
0IT@V5Gdj public :
#hL*rbpT do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
j2M+]Zp. 02JoA+ template < typename Cond >
zTo8OPr picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
~u&|G$1!0 } ;
W~ULc9 6QZ5|T ] q
(+ZwaV@ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
C+F*690h 最后,是那个do_
!umEyd@ " m"-[".-l- b8BD8~; class do_while_invoker
sk2% {
Y'`"9Db public :
`nJu?5 template < typename Actor >
Y\+KoR'; do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
[m'CR 4(| {
2.Yi(r return do_while_actor < Actor > (act);
HFo-4" }
+VU4s$w6 } do_;
c 5`US 0nW F 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
H]31l~@] 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
IeF keE 最后来说说怎么处理break和continue
x`Fjf/1T*m 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。
9l+{OA 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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