一. 什么是Lambda
6T4I,XrY_F 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
8XG';K_ 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
|JP19KFx'B 7YR|6{@ y$_@C8?H &!OEd] class filler
*ziR &Fr! {
yIrJaS- public :
Zk`yd8C void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
'E+"N'M| } ;
"VZXi_P N+h05` NcP/W>lN 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
tAF?.\x"g 7@
) OQ7 `n<I<) m3TR}=n for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
z9*e%$+S :nQlS I O:*F0 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
h%krA<G9 w4vV#C4X Rd&DH_<+^ '*`#xNu[ 二. 战前分析
@p
L9a1PJv 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。
>WIc"y. 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
~Ix2O 'gvR?[!t X!p`|i for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
G$>QH-p /* --------------------------------------------- */
XTo7fbW* vector < int *> vp( 10 );
}:Gs , transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
sVK?sBs] /* --------------------------------------------- */
^J5{quV sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
IQRuqp KL /* --------------------------------------------- */
v6s,lC5qR int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
B*,)@h /* --------------------------------------------- */
0Gc@AG{ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
d<6F'F^w.7 /* --------------------------------------------- */
1^4:l!0D for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
,VHqZ'6 @kqxN\DE @Fb1D"! +yp:douERi 看了之后,我们可以思考一些问题:
Z*ip=FYR 1._1, _2是什么?
P"8Ix 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
\3$!) z 2._1 = 1是在做什么?
80Dn!9j* 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。
RqtBz3v 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。
l! F$V;R U}RBgPX! &ASR2J 三. 动工
ujZ`T0 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
bI55G#1G h6Z:+ `8ac;b f9W:-00QD template < typename T >
kFv*>>X` class assignment
Zd6ik&S
{
P[2!D)A T value;
T&?g) public :
-GAF> assignment( const T & v) : value(v) {}
c]PTU2BB8 template < typename T2 >
lPZ(c%P T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
n^Ca?|}
, } ;
5 wrRtzf x#J9GP. gSz<K.CT 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
x9"Cm;H% 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
HOR8Jwf: .|Huzk+ UqOBr2UmG ;!MQ@Fi^ class holder
%.Ma_4o
Z {
-B
*W^-;* public :
C9!t&<\} template < typename T >
>
S>*JP assignment < T > operator = ( const T & t) const
iT>u&0B- {
Aqmpo3P[+ return assignment < T > (t);
hMa; \ k }
Y~WdN<g } ;
%_ibe jYHn J}< *nCA6i 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:
QB*,+u4 dFm_"135 static holder _1;
%
i4
5 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
2.D2
o wq$$.
.E for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
tk&AZb,sP 而不用手动写一个函数对象。
\Ii{sn9 n#lbfN 4 {p +&Q| )G/bP!^+( 四. 问题分析
Q":_\inF 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。
m/KaWrw/) 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。
BNfj0e 5b 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
)`DVPudiy 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
HwUaaK
下面我们可以对这几个问题进行分析。
?woL17Gt rwRZGd *p 五. 问题1:一致性
U.e!:f4{ 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?|
--K)7 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
!l (Vk T$5wH )< struct holder
L4>14D\ {
9>)b6)J D //
^kKLi template < typename T >
9/k2zXY T & operator ()( const T & r) const
>)kKP8l7 {
V<QpC5 return (T & )r;
b^/u9 }
)|~&(+Q?] } ;
}r:"X<` |_;kQ(, 这样的话assignment也必须相应改动:
>Xn,jMUW e~]P _53 template < typename Left, typename Right >
I-]G{ class assignment
]9oj,k {
-9b=-K.y Left l;
;_,jy7lf Right r;
7Qd4L. public :
JW
D`} assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
dn(!wC] template < typename T2 >
kR<sSLEb T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
f2WVg;Z } ;
aTvyzr1 C'JI%HnQ 同时,holder的operator=也需要改动:
TO6F U,WOP7z template < typename T >
N[_T3( assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
7{#p'.nc5 {
$--8%gh dG return assignment < holder, T > ( * this , t);
q8{Bx03m6 }
imM!Me 0TE Z",0 $Gxu 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。
.I`>F/Sjr 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
O*u
E{,WpU return l(rhs) = r;
2*cNd}qr 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。
>ywl()4O 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
8{>|%M T9yI%;D template < typename Tp >
)G2Bx+Z;L class constant_t
Ne
u$SP {
-'&l!23a~ const Tp t;
[<@L`ki public :
V^s, 3C constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
$_<[kci% template < typename T >
.x=abA$!9 const Tp & operator ()( const T & r) const
&lzY"Y*hA0 {
[G_ ;78 return t;
4e#g{, }
G#7*O` } ;
*). z
0?Me H# 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
[J2evi? 下面就可以修改holder的operator=了
>!fTWdD^ B&MDn']fV/ template < typename T >
lMgguu~qg assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
CEj_{uf| {
Te+# return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
K3zY-yIco }
3~sV- [Q T ;~5 同时也要修改assignment的operator()
\n}%RD-Ce c]*yo template < typename T2 >
R~=c1bpdq T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
z(A60b} 现在代码看起来就很一致了。
fHaF9o+/b (Nzh1ul\} 六. 问题2:链式操作
Ic3a\FTr\ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
^iH[
22b4 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。
K"l~bFCZ8 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。
4zs0+d+ 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。
3ML^ dZ' 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
9"[,9HN YMo8C( template < typename T >
&&;.7E struct result_1
Ea4zC|; {
Ktk?(49 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
+P))*0(c_ } ;
&DW !$b _#~D{91
j: 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:
OI Fjc0 HDhkg-QC template < typename T >
PVi;h%>Y struct ref
LDegJer-v {
p4uzw typedef T & reference;
y_:{p5u } ;
tO&n$$ template < typename T >
"y8W5R5kL4 struct ref < T &>
TTO8tT3[6} {
%Ja0:e typedef T & reference;
h8WM4
PK } ;
X!V#:2JY GYtgw9 "Y 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
)-I/ej^ ]R~hzo template < typename T >
{JdXn typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
gR/?MJ(v {
2 6}3 return l(t) = r(t);
q"269W: }
|zRrGQYm 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。
BuvnY 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
~"*W;|) ~APS_iG[ 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
,OrrGwp& _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
TQ![ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Lt~&K$t7~ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Eg&5tAyM 最后的布局是:
(0@b4}Z Add
I>8_gp\1 / \
D<70rBf2 Divide 5
n"?*"Ya / \
~|<'@B!6 _1 3
a?ete9Q+ 似乎一切都解决了?不。
T:
My3&6 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。
y ~-v0/ 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。
"O#
V/( 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:
i\uj>;B IT#Li template < typename Right >
bR}fj.gP assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
`s69p'<;p Right & rt) const
k v_t6 (qd {
{^Q,G x( return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;mI^J=V3 }
,+d8
下面对该代码的一些细节方面作一些解释
O,7S1 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。
le_aIbB"P 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。
bp" @p: 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。
'PrBa[% 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。
GfSD%" 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?
K/(QR_@? 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:
@[v,q_^8 R:l &2 template < class Action >
\(`2 @ class picker : public Action
Y9-F\t=~ {
e1b?TF@lz public :
Q e/XEW picker( const Action & act) : Action(act) {}
+P9eE,WR // all the operator overloaded
r(>812^\ } ;
xxg/vaQt=s o/&K>]8M 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。
gKQs:25 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:
iW2\;}y fVZ92Xw
B template < typename Right >
#I MaN% picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
v2r|)c,h {
wQ/.3V[ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
z&c} }
Qe!3ae`Z ?v:FGO Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Z{t `f[ 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。
PZ#up{[o BK)<~I template < typename T > struct picker_maker
*Ej;}KSv {
0nBDF79 typedef picker < constant_t < T > > result;
b)#rUI|O } ;
g9;s3qXiG template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
`gCJ[ {
`t9k!y!GV typedef picker < T > result;
g[O } ;
7K&Uu3m 4o";p}[b 下面总的结构就有了:
Cb|1Jtb 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。
2 ( I4h[ 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。
-da: j-_ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
K}
T=j+ 至此链式操作完美实现。
KSS]% 66Y R-<8j`[0 Wt@hST 七. 问题3
v:Gy>& 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。
/kw;q{>?o CAx
eJ`Q template < typename T1, typename T2 >
r9!s@n ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=z"8#_3A {
@(*A<2;N return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Zl'/Mxg }
h-O;5.m-P _iDVd2X"H 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:
R
i,_x (GGosXU-v template < typename T1, typename T2 >
(~bx % struct result_2
zN;P_@U {
!;vv-v,LQ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
3 G<4rH] } ;
@PLJ)RL H2Z
e\c 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?
GL-b})yy 这个差事就留给了holder自己。
}CZw'fhVWO
JC9$"0d7 bZAL~z+ V template < int Order >
tcRJ1:d class holder;
a9 q:e template <>
oclU)f., class holder < 1 >
SO STtuT {
Ahba1\,N$ public :
Bxw(pACf template < typename T >
Dm}M8`|X struct result_1
zkqn>
{
4W49*Je typedef T & result;
z%T|L[(6 } ;
L AA(2 template < typename T1, typename T2 >
XpkOC o 02 struct result_2
|'P$zMAF {
1tI=Dwx typedef T1 & result;
.9r85 } ;
Ndb7>"W template < typename T >
qP&:9eL typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
B/;'D7i|S {
%I!2dXNFRF return (T & )r;
[dz3k@ >0 }
Rrl template < typename T1, typename T2 >
dS <*DP typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
d+5~^\lV {
{,*vMQ<^ return (T1 & )r1;
3iX\):4 }
`$6~QLUf } ;
uM,Ps} E,K>V:P* template <>
gX-hYQrC class holder < 2 >
P,3w
b {
b5
NlL`g public :
HOCj* O4 template < typename T >
L@zhbWY struct result_1
E]m?R 4 {
aHYISjZ]> typedef T & result;
T*=*$% } ;
U1lqg?KO template < typename T1, typename T2 >
h9}*_qc&kV struct result_2
(C).Vj~ {
Ar,n=obG typedef T2 & result;
,p(&G_ } ;
Ks6\lpr template < typename T >
/Yg&:@L typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
t&[<Dl/L {
>nih:5J,ja return (T & )r;
9^8OIv?m8 }
)i[Vq|n template < typename T1, typename T2 >
-TG ="U typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
b8YdONdy {
pz)>y&_o return (T2 & )r2;
_'L16@q }
0%}*Zo(e+ } ;
J>nBTY,_< `JPkho Vq{3:QBR 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> >。
-<5{wQE;| 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
GQCdB> 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Z(Y: d(ypFd9z return l(i, j) = r(i, j);
T{f$S 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Qe ip h 5dE=M};v return ( int & )i;
Ov?J"B'F return ( int & )j;
IOuqC.RJ}o 最后执行i = j;
S1mMz
i 可见,参数被正确的选择了。
vW vu&3tx DU]KD%kl qdv O>k3 H, :]S-T c>^(=52Q 八. 中期总结
6},[HpXRc4 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
fHH 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
0('ec60u 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
: N$-SV 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Rq[d\BN0.d l$EN7^%w cY_ke p@4GI[ 4 5~ :/%+F0= )=29Hm" 九. 简化
emnT;kJ> 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
,%l}TSs 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
A 0k?$ko 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:
(uDd_@a9t 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
8j3Y&m4^ +-*/&|^等
qa
)BbK^i 2. 返回引用。
?&~q^t?u =,各种复合赋值等
pxd=a!( 3. 返回固定类型。
15<? [`:6 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
)(-;H|]? 4. 原样返回。
E8}evi operator,
:Z6j5V;s 5. 返回解引用的类型。
fZ7AGP operator*(单目)
'D
?o^ 6. 返回地址。
Q
zaD\^OF operator&(单目)
Kmx^\vDs 7. 下表访问返回类型。
Y`bTf@EP> operator[]
9iZio3m 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
d`B<\Y#{Us operator<<和operator>>
BU/A\4xQ,Y lYQ|NL(): 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。
wLXJ?iy3 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
yivu|q X4!7/& template < typename Left >
vb6EO[e%I struct value_return
qVE0[ve {
=ZIT!B?4 template < typename T >
gaY&2 struct result_1
p#ar`-vQ {
\BXzmok typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
~&73f7 } ;
"/i$_vl - Fbp!*.
u template < typename T1, typename T2 >
YoKyiO!
struct result_2
+)j ll#}? {
JL= c IH8 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
chE!,gik } ;
hb5K"9Y } ;
;J 5z x^f)I|t #lP8/-s^ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
;X,u "[|b,fxR 下面我们来剥离functor中的operator()
e}e8WR=B 首先operator里面的代码全是下面的形式:
ns8s2kYcm x 6`! return l(t) op r(t)
"+"=iwEAz return l(t1, t2) op r(t1, t2)
l:!L+t*}6 return op l(t)
L9D`hefz return op l(t1, t2)
d7X&3L%Oq return l(t) op
K}R+~<bIY return l(t1, t2) op
p%"dYH%]&0 return l(t)[r(t)]
x.?5-3|d$ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
,JV0ib, b]+F/@h~] 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:
Y$r78h=4 单目: return f(l(t), r(t));
WVy'f|3; return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
~hLan&T 双目: return f(l(t));
@dDeOnF return f(l(t1, t2));
pFd8p@m_2 下面就是f的实现,以operator/为例
LSJ?;Zg(=z tF0jH+7J- struct meta_divide
-Ks>s {
w6%
Q"%rp template < typename T1, typename T2 >
#dA$k+3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
\WCQ>c?~ {
v~P,OP("c return t1 / t2;
o|(5Sr&H }
NXY jb(4: } ;
I#M3cI!X? ;!4gDvm 这个工作可以让宏来做:
M<fhQJ `a& kD|Yh #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
smQ^(S^ template < typename T1, typename T2 > \
2@D`^]] static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
do}LaUz 以后可以直接用
jmM|on! DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
*x"80UXL 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
;Ba%aaHl (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。。。)
LwH#|8F rVYoxXv >1~
/:DJ 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
_/s"VYFZ _IDZ.\'>$ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
pN%&`]Wev class unary_op : public Rettype
N4!`iS Y {
&v{Ehkr* Left l;
zH8E,) public :
fd\RS1[ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
4>hHUz[_ aLJm%uW6m& template < typename T >
g{65 QP typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@X2*O9 {
|p11Jt[ return FuncType::execute(l(t));
+2~kHrv }
,kN;d}bg #<im? template < typename T1, typename T2 >
6[> lzEZ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X*8y"~X|vq {
*v>ZE6CL return FuncType::execute(l(t1, t2));
-u2i"I730 }
5'~_d@M } ;
_kj]vbG^; "s*-dZO J!6FlcsZm 同样还可以申明一个binary_op
RLB3 -=9t *T|B'80 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
gE-y`2SU class binary_op : public Rettype
0+1wi4wy/ {
1uw#;3<L Left l;
E9HMhUe Right r;
> VG public :
H",B[
YK binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
_'u]{X\k{J X%1TsCKMj template < typename T >
rH+OXGoB typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3FEJ
9ZyG {
b'H'QY
return FuncType::execute(l(t), r(t));
|?` 5 ~f }
;?-AFd\i o`?rj!\ template < typename T1, typename T2 >
woYD &Oml typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ie}OZM {
+]db- return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
}I"C4'(a }
I5$P9UE+^9 } ;
t8Zo9q> ^NW[)Dq1< (B7G'h.? 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
7io["zW 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
yzA05 npTl DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
m7 =$*1k 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。
GP|=4T}Bf 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
!d*[QD8 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
S2~cAhR|M 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Zo9<96I& 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)
JE?p'77C 下面是修改过的unary_op
V|7YRa@ L+%"ew template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
)
nfoDG#O class unary_op
N+-Tp&:wY {
XZ
rI w Left l;
Q=\
Oa(I 6K $mW public :
\u3\ TJ Pf?kNJ*Tv) unary_op( const Left & l) : l(l) {}
*dzZOe>, E*_^+ % template < typename T >
));#oQol9 struct result_1
PJnC {
Y4T") typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
BG{f)2F\ } ;
'm%{Rz>j R;& >PFmq template < typename T1, typename T2 >
<_tmkLeZf struct result_2
G4&s_M$ {
DA=U=F typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
W+nu=iQ! } ;
r );R/)& /Y Kd [RQ template < typename T1, typename T2 >
0bNvmZ$ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bm588UQ {
+Qs]8*^?; return OpClass::execute(lt(t1, t2));
>%JPgr/
8 }
Otn,UoeeB ?I.9?cQXZ template < typename T >
R+sT
&d typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@nxo Bc !P {
#u<Qc T@ return OpClass::execute(lt(t));
MatXhP] Fi }
(iIw}f)w K,f:X g!: } ;
qZoDeN-CC UN I< r I Mgd2qIC 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
p:,Y6[gMo 好啦,现在才真正完美了。
QbU5FPiN 现在在picker里面就可以这么添加了:
B(
[x8A] eh#37*- template < typename Right >
yI w}n67 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
^}3^|jF {
<QtZ6-;_f return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
T}~TW26v }
BT{;^Hp 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。
J=V gmTBT#{6yH WxdQ^#AE )cfi@-J+# myx/ |-V"F 十. bind
!Jg;%%E3:i 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。
(Guzj*1 2 先来分析一下一段例子
]{-.?W*$ jA? #!lx_ +qxPUfN int foo( int x, int y) { return x - y;}
!+xQ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
>nSsbhAe bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
~ KK9aV{ 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。
-luQbGcT3 我们来写个简单的。
ia6 jiW x 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
6|97;@94 对于函数对象类的版本:
pMF
vL S"Al[{ template < typename Func >
vwR_2u struct functor_trait
5<?Ah+1 {
337.' |ZE typedef typename Func::result_type result_type;
@xG&K{j } ;
Z\$HgG 对于无参数函数的版本:
uL'f8Pqg N_t,n^i9>* template < typename Ret >
(1/Sf&2i struct functor_trait < Ret ( * )() >
OhF55,[ {
DF%d/a{] typedef Ret result_type;
3)OZf{D[ } ;
#86N
!&x 对于单参数函数的版本:
FOaA}D `] gv!8' DKn template < typename Ret, typename V1 >
Z0|5VLk,<{ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
pP\Cwo #, {
!3Dq)ebBz typedef Ret result_type;
o7y<Zd`Bj } ;
0'q4=!l 对于双参数函数的版本:
$CcjuPsK %wD#[<BGn> template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
yCX5
5: struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
l\U
Q2i {
1-RY5R}VR typedef Ret result_type;
mq:k|w^6 } ;
Xz]l#w4Pp 等等。。。
u09Tlqh0 3 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
I#l}5e5 G,8mFH template < typename Func >
+/OSg. struct func_return
whI{?NP {
.j6udiv5 template < typename T >
2j\_svw' struct result_1
[V}vd@*k {
.=y=Fv6X typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
i Ad&o`C } ;
= XZU9df 3ML][|TR template < typename T1, typename T2 >
ci,(]T+! struct result_2
$`pf!b2Z {
UBo0c?,4 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
S)CsH1Q } ;
'2,~'Zk } ;
opX07~1 SH*'< ^Z (cVg 最后一个单参数binder就很容易写出来了
/E>;O47a f5}afPk template < typename Func, typename aPicker >
J%bNt)K} class binder_1
\%-<O {
BRFsw`c Func fn;
I=`? 4% aPicker pk;
B<W}:>3 public :
+'H[4g` X[z;P!U template < typename T >
pj'gTQ),0 struct result_1
<O
jK $KV {
2OG/0cP typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Q0*E&;| } ;
r#- \F
_1C= template < typename T1, typename T2 >
bLT3:q#s struct result_2
N2h5@*1Y {
"|\hTRQ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
+U
fw } ;
UMcM&yu- 3 s\UU2yr binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
]0i[= $W._FAAJ# template < typename T >
b:1B
> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vuQA-w7 {
hB?#b`i^ return fn(pk(t));
$G=^cNB|JB }
C&O8fNB_ template < typename T1, typename T2 >
)Rr6@o typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,Csdon {
]t[%.^5# return fn(pk(t1, t2));
H )X[%+ }
{/[@uMS_6] } ;
eI-fH ;QZG< R ENCk( 一目了然不是么?
[gzaOP`f 最后实现bind
bbL\ xq^ s'O%@/;J ft"- template < typename Func, typename aPicker >
@Y~gdK picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
}3
/io0"D {
J~x]~}V& return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
t!D'ZLw }
XT0-"-q |dIR v 2个以上参数的bind可以同理实现。
;5X6`GlS#5 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
+;,{`*W+N '[
c-$X2Ak 十一. phoenix
^P^"t^O Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
V7$ m.P#uM Yjg$o:M for_each(v.begin(), v.end(),
3P_.SF (
1@Ba7>%' do_
H c/7x). [
e`Yj}i*bx] cout << _1 << " , "
h!B{7J ]
-O})Y>=} .while_( -- _1),
.)*&NY!nsl cout << var( " \n " )
$`xpn#lz )
c{'Z.mut );
1dD%a91 MpKXC 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:
cg )(L; 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
l@4pZkdq operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
e"@r[pq-{u 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Z%#e* O0 )~M@2;@L
,]wab6sY template < typename Cond, typename Actor >
W *0!Z:? class do_while
4n#u?) {
H
Qj,0#J) Cond cd;
y^r'4zN' Actor act;
X&Oo[Z public :
u`EK^\R template < typename T >
s-#@t struct result_1
mB2}(DbhE {
'
!huU typedef int result_type;
hLfWDf*T| } ;
2 I/'>MDB! do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
!fs ~ > %g*nd#wG template < typename T >
K-YxZAf typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ln<[CgV8 {
/5%'q~ do
2k!uk6 {
&[`24Db act(t);
}[%F }
%2RXrH2&H while (cd(t));
mAH7;u< return 0 ;
9f['TG," }
v~RxtTu } ;
'3XOU. l[ko)%7V A@M2(?w4 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
g=KK
PSK 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。
hW~% :v 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。
^PdD-tY< 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。
qY&(O`?m& 下面就是产生这个functor的类:
Cpzd k~+H tzl,r"k3 i K@RQi template < typename Actor >
+;H=_~b class do_while_actor
`-nSH)GBM {
bSM|" Actor act;
{?
yRO] public :
C\rT'!Uk\Q do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
<S_0=U [YQtX_;w template < typename Cond >
oCwep^P(v picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
;E}&{w/My } ;
x~l"'qsK e?\Od}Hbw 0#c-qy 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
1`II%mf[ 最后,是那个do_
,>g(%3C PazWMmI :z?T/9,C class do_while_invoker
zCq6k7u {
WKr4S<B8mr public :
L9[m/(:y template < typename Actor >
B8cg[;e81 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
wV-N\5!r%H {
$sL+k 'dY return do_while_actor < Actor > (act);
h1)+QLI }
zv1,DnkqF } do_;
+Kmxo4p i(u zb< 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
rI)&.5^ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
8}z PDs 最后来说说怎么处理break和continue
.>`7d=KT 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。
O[ans_8 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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