一. 什么是Lambda
6`$z*C2{ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
-3XnK5 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,
P9HPr2 j~j
V`>A ojs/yjvx %KVRiX class filler
0BwQ!B. {
9mtC"M<
public :
{ dxyBDK void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
_"e(
^yiK } ;
vH:+ KB-#):' 9(Xch2tpO! 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:
Uc;IPS |P?B AWYeQ -`<N, X/D9%[{& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Dg4^
C bX1! fa #[rFep 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
u6&Ixi/s' j:<T<8.o sU3V)7"
Yy:sZJ 二. 战前分析
=|zyi| 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。
us *l+Jw,m 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
K?<Odw'k ov.rHVeI L7'X7WYf& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
46JP1 /* --------------------------------------------- */
\}&w/.T vector < int *> vp( 10 );
dufHd transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
F,$$N> /* --------------------------------------------- */
AyXKhj#Ml sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
5N}|VGN /* --------------------------------------------- */
0
#;
s{7k int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
d~s-;T /* --------------------------------------------- */
\evgDZf for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
uPD_s[ /* --------------------------------------------- */
\nt'I;f for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
WED7]2> gM]/Y6*$b \FX3=WW xg!\C@$ 看了之后,我们可以思考一些问题:
VH*(>^OfF 1._1, _2是什么?
5 `mVe0uI 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。
^Q:`2C5 2._1 = 1是在做什么?
'n`$c{N<tM 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
,
Vr6
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
w0OK.fj lcLxqnv m/c~2?-; 三. 动工
T>?1+mruM 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
u"3cSuqy lw lW.C :7]R2JP BU .G~0 template < typename T >
M4]|(A class assignment
1Ee>pbd {
C8SNSeg T value;
dNmX<WXG public :
n m$G4Q assignment( const T & v) : value(v) {}
6/C template < typename T2 >
J)~=b_'< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
g4932_tC } ;
N^>g=Ub 3Sb%]f5( :zZM&r> 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
z>q_]U0 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
gC:E38u "A$Y)j<#G ^E8Hv L^Af3]]2 class holder
D7oV&vXg {
Eu}A{[^\ public :
!SNtJi$;v template < typename T >
p_N=V. w assignment < T > operator = ( const T & t) const
ozr+6z {
sVf7g? return assignment < T > (t);
r F-yD1 }
e6/} M3B } ;
3<SC`6'? m)2U-3*iX -M9
4 F 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:
4df1)<}U- %iML??S static holder _1;
~nlY8B( Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
&wvv5Vd AY]nc#zz for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
79fg%cSb 而不用手动写一个函数对象。
+{*&I DW u-<s@^YG L~zet-3UNf 6ns_4,
e 四. 问题分析
!pXz-hxKT 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。
b s*Z{R 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。
43fA;Uc{Y` 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
CbQ%[x9| 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
@5ybBh] 下面我们可以对这几个问题进行分析。
<>GyG-q
p5hP}Z4r 五. 问题1:一致性
60$
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?|
y%AJ>@/; 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
>TJ$Z3 vUNE!j struct holder
pu#<qD*w {
2HNS|GHb& //
&c!-C_L 2 template < typename T >
{,-# ;A*yW T & operator ()( const T & r) const
-"H9 W: {
*l}
0x@ return (T & )r;
E{B<}n|}& }
u?i1n=Ne } ;
Q^OzFfR6 ^u74WN 这样的话assignment也必须相应改动:
=+WFx3/ 'r0gqtB template < typename Left, typename Right >
`w}"0+V class assignment
+cN2 KP {
|^&e\8>. Left l;
bf+2c6_BN0 Right r;
Q.yoxq public :
e%\K I\u assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
AJ}Q,E template < typename T2 >
~>|U %3}] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
"/=xu| } ;
WBdb[N6\ K}@:>;*9 同时,holder的operator=也需要改动:
pcG q `.XU|J*z, template < typename T >
Ab)7hCUW assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Z5K,y19/~ {
cPSpPx return assignment < holder, T > ( * this , t);
M`F L&Ac }
G Kr
L 4RNzh``u 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
}"v"^5 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
>XN&QVE j3U8@tuG return l(rhs) = r;
x$*OglaS 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。
aMWNZv 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
P[~a'u MaM7u:kD# template < typename Tp >
a6C~!{'nW class constant_t
n_j[hA {
wim}}^H const Tp t;
8?!Vr1x public :
c`cPGEv constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Yy]Henw; template < typename T >
c"r( l~fc const Tp & operator ()( const T & r) const
Bdi~B") {
:>z0m0nI\ return t;
HV?@MBM }
h";sQ'us } ;
5Z'pMkn3 tee%E=P 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
;pJ7k23( 下面就可以修改holder的operator=了
bVym ek<U2C_u# template < typename T >
9b>a<Z
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
e BPMT {
W=drp>Uj return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
VlH9ap }
MLl:)W* pmZr<xs 同时也要修改assignment的operator()
xfilxd \BA_PyS?W+ template < typename T2 >
(Y%}N(Jg T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
EW)]75o{QF 现在代码看起来就很一致了。
LdcP0G\"VG dJk.J9Z 六. 问题2:链式操作
hk(^?Fp 现在让我们来看看如何处理链式操作。
HDYoM 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。
PeOgXg)L`z 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。
%rkUy?=vu 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。
G8@%)$A 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
aE+E'iL ]M.ufbg uq template < typename T >
'(?@R5a struct result_1
]GJskBm {
Mppb34y typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
0z.& } ;
7ORwDR,`5 <5
okwcJ^ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
O1QHG'00 iIg_S13 template < typename T >
Z"A:^jZ<s struct ref
!HFwQGP.Y {
7J\I%r typedef T & reference;
H|P.q{(G } ;
wx<DzC template < typename T >
[e (- struct ref < T &>
bR.T94-8y {
No I=t typedef T & reference;
jd#{66: } ;
@E1N9 S?> ,MdCeA%` 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
v+Hu=RZE r*$KF!-dg template < typename T >
%gN8-~$1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
mR@iGl\\ {
Z# 1Qj9 return l(t) = r(t);
6;ICX2Wq' }
ZC05^ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
o9JJ_-O" 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
}a8N!g r3|vu"Uei 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
r]TeR$NJ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
mIOx)`$ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
2e+DUZBoC +5 调用divide的对象返回一个add对象。
cOIshT1 最后的布局是:
zZkwfF Add
qk+:p]2 / \
`":< ]lj Divide 5
'kp:yI7w / \
|>m@]s7Z _1 3
V /|@ 似乎一切都解决了?不。
]F,5Oh :OY 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。
(UpSi6?\ 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。
XMpPG~XdN 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:
KY@k4S+ q0Fy$e]u template < typename Right >
?;\YiOTda assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
z`{x1*w_ Right & rt) const
yQ\c<z^e {
rN
OwB2e return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
</7J:# }
=>&d[G[m! 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
L,n'G% XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
p=p,sJ/@ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
th !Gc 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
RE*;nSVFt 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
wqJH 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
VsFRG;:\U 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
t~e.LxN +YXyfTa template < class Action >
*PD7H9m class picker : public Action
; R}:2 {
IU&n!5d$)| public :
(.Sj"6+ picker( const Action & act) : Action(act) {}
.7{,u1N' // all the operator overloaded
k: D<Q } ;
po!0j+ r3 L\!Pa+Iod 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。
5s8k^n"A 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
b16\2%Ea1 K-sJnQ23' template < typename Right >
g\d|/HVK picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
ge*f<#|0U- {
u`7\o~$ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
(FP-
K }
!M\8k$#"n XNsMXeO]& Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
j&u{a[Y/} 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
K%)u zP (zte 'F4 template < typename T > struct picker_maker
] vQn*T"^ {
kk&
([xqU typedef picker < constant_t < T > > result;
("ql//SL } ;
SK#;/fav6 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
*$Bx#0J8 {
R FWJ ZN" typedef picker < T > result;
#Mrof9 } ;
L`3x0u2 b@"#A8M 下面总的结构就有了:
1)w^.8f 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。
7;5SK:X%dm 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。
\'x.DVp picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
;X*I,g.+H 至此链式操作完美实现。
9n%vz@X l*^c?lp) /5pVzv+rm 七. 问题3
^,*!Qk<c 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*$#j| tP^2NTs%] template < typename T1, typename T2 >
Z0 @P1 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
S8 .1%sw {
yp9vgUs return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
n Hz Xp:" }
imC>T!-7 I82GZL 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
dv1Y2[ f0S$p
R template < typename T1, typename T2 >
+XMKRt struct result_2
4c0 =\v {
sYE| typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
:"{("!x } ;
eaB6e@]@ rK(TekU 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?
_X;xW#go 这个差事就留给了holder自己。
G
LU7?2`t ';'gKX!9V }6b" JoC template < int Order >
j2^Vz{ class holder;
yGj'0c:: template <>
b
v5BV class holder < 1 >
4z6kFQgu {
2Kwr=t public :
@` 5P^H7 template < typename T >
*QH~z2:[ struct result_1
xU9T8Lw {
5d|hP4fEc typedef T & result;
<aSjK# } ;
1K\zamBg template < typename T1, typename T2 >
upi\pXv struct result_2
DXyRNE<G[C {
XN|[8+#U<@ typedef T1 & result;
'8Wu9 phT } ;
mH6\8I template < typename T >
x<d2/[(}mT typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
C@b-)In {
W<Ri(g- return (T & )r;
q[}W&t, }
efN5(9*9R template < typename T1, typename T2 >
T]oVNy typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
zPm|$d {
`]F}O \H return (T1 & )r1;
M,w5F5 }
$/J4?Wik } ;
;x,yGb` ,)?!p_*@: template <>
4m1@lnjp class holder < 2 >
\uG^w(*) {
yo^M>^P\N public :
*jC Hv template < typename T >
&a8%j+j struct result_1
zt!)7HBo {
=W[M=_0u typedef T & result;
~`yO@f;D } ;
T0|hp7WM template < typename T1, typename T2 >
kltorlH struct result_2
JO-FnoQK {
@PzRHnT* typedef T2 & result;
%1\~OnT } ;
#kQ1,P6,( template < typename T >
>lkjoEVQ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
{c}n."` {
H"NBjVRU% return (T & )r;
JCjV, }
cB0"vbdO template < typename T1, typename T2 >
-J":'xCP! typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Lrjp {
=I8^E\O(" return (T2 & )r2;
_J&IL!S2 }
>c)-o}bd^ } ;
^UmhSxQ## Qa#Em1co y/Ui6D 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
`gvd8^ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
HuLvMYF 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
gY {/)" JuDadIrd{ return l(i, j) = r(i, j);
X"!tx 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
EG!Nsb^, "M}3T?0 O return ( int & )i;
tS3!cO\ return ( int & )j;
R+# g_"1@p 最后执行i = j;
+!/pzoWpE 可见,参数被正确的选择了。
BD2Gv)?g d1}cXSQ1T >)t-Zh:n |U`ASo ST1;i5
八. 中期总结
>@tJ7mM 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
"G!,gtA~ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
7*eIs2aY 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
_ |G') 9 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
LS/ZZAN u m$`4.>J ffy,ds_7 g?rK&UTU Mj W{JR)I 09 vm5| 九. 简化
R^6]v`j; 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。
\SooIEl@ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
PG{"GiZz= 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:
)uO 3v 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
E?h'OR@_ L +-*/&|^等
5Z>+NKQ 2. 返回引用。
0zpA<"S =,各种复合赋值等
b"(bT6XO! 3. 返回固定类型。
$Yj4&Two< 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
^f] 9^U{ 4. 原样返回。
_^h?JTU^ operator,
wV q4DE 5. 返回解引用的类型。
Y z],["*Q
operator*(单目)
!JQ'~#jKN 6. 返回地址。
chur(@Af
operator&(单目)
R:y u 7. 下表访问返回类型。
Q"k #eEA operator[]
_|>bOI 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
wKE}BO > operator<<和operator>>
>mMmc!u>G $-uMWJ)l OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
ejpSbVJ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
rsD?
;XzH a/Cc.s template < typename Left >
es1'z.U J struct value_return
`L
@`l {
T#3`&[ template < typename T >
\4|osZ0y struct result_1
uDMyO<\ {
s x) x7 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
n ==+NL } ;
gcF V$
WYW@%t template < typename T1, typename T2 >
9R N ge;* struct result_2
KV|ywcGhT {
d[&Ah~, typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
kOV6O?h } ;
;'oi7b } ;
84c[ Z 7jPn6uz>w :Oc&{z?q 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
?>iZ){0, R]y9>5 'U 下面我们来剥离functor中的operator()
VMW<?V
2Z 首先operator里面的代码全是下面的形式:
u4~(0 nE"0?VNW$ return l(t) op r(t)
M7gM#bv>L return l(t1, t2) op r(t1, t2)
wb6$R};? return op l(t)
9|2LuHQu+ return op l(t1, t2)
~c'R7E&Bfa return l(t) op
eQsoZQA1 return l(t1, t2) op
ixJwv\6Y return l(t)[r(t)]
C-;}a%c" return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
p/?TU 'p4b8:X 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
qD>D 单目: return f(l(t), r(t));
=ve, ! return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
B:tGD@ 双目: return f(l(t));
TmdRB8N return f(l(t1, t2));
0@2pw2{Ru 下面就是f的实现,以operator/为例
hJ0m;j&4y fZt3cE\ struct meta_divide
]|4mD3O {
6N'HXL UlQ template < typename T1, typename T2 >
}9>X M static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
&>z}u&oF {
Bk8 '*O/) return t1 / t2;
;/ao3Q }
Zq>}SR } ;
BXX1G Wg5i#6y8w 这个工作可以让宏来做:
o/p'eY:) Lz;E/a}s #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
g<PdiVp+ template < typename T1, typename T2 > \
Z.mnD+{ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
}NETiJ"6 以后可以直接用
8A|i$#.& DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Mta;6< 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
]@7]mu:oL (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。。。)
eZ
+uW0 K7$Vl"l !FR1yO'd> 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
Yq%D/dU8 t+BLO< template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
-g)*v<Fb5 class unary_op : public Rettype
IP+1 :M {
x_|: 3I Left l;
0 ;ov^] public :
LdY aJh~h unary_op( const Left & l) : l(l) {}
|h65[9DMP U-3uT&m*9. template < typename T >
}lt]]094, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[EV}P&U {
1">]w2je: return FuncType::execute(l(t));
}V
%b }
9wC:8@`6E 2-M]!x) template < typename T1, typename T2 >
B^G{k3]t typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zVs|go>F {
nW
(wu!2 return FuncType::execute(l(t1, t2));
s%~p?_P }
()+;KF8 } ;
B.J4}Ua CfnRcnms +kTa>U<? 同样还可以申明一个binary_op
}qOC*k: $0K%H template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
0IEFCDeCO class binary_op : public Rettype
^R4eW|H {
k6 f;A Left l;
|79!exVMBp Right r;
]=g|e public :
E0*'AZi& binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
4r [Tpb <ST#<
$% template < typename T >
k&P_ c typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;DKwv} {
!&Q3>8l return FuncType::execute(l(t), r(t));
$zBG19 [% }
\HOOWaapN E$[\Fk}S template < typename T1, typename T2 >
Az2$\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<&'r_m {
R`:NUGR return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
^50/.Z> }
;pNHT*>u, } ;
$|YIr7?R c#e_Fs 8EPV\M1% 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
ft[g1 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
^eEj
5Rh DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
B"I>mw 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
{P#&e>)v{ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
RfB""b8]= 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
=#<hT
s 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
'gojP 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
_ QM 下面是修改过的unary_op
97Qng*i Sn/~R|3XA7 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Mf&W<n^j class unary_op
<8At= U {
v; ;X2 a1k Left l;
puv*p%E ^F~e?^s public :
[,a O*7N
wDZFOx0#8 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
DwZt.* Sh]x`3 ). template < typename T >
fwRlqfi struct result_1
L/GM~*Xp(O {
<P5;8 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
q9oF8&O, } ;
Co19^g* iEki<e/ template < typename T1, typename T2 >
685o1c| struct result_2
38Z"9 {
=3oz74O[ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
7-ba-[t#A } ;
BQBO]<99 h ;5
-X7 template < typename T1, typename T2 >
Prhq ~oI4 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4T9hT~cT7 {
%~ecrQ; return OpClass::execute(lt(t1, t2));
z>i D }
x[}e1sXXs C)z[Blt template < typename T >
&u"*vG (U[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vO{ijHKE {
?/)5U}*M0T return OpClass::execute(lt(t));
=O)JPo&iwY }
ok\+$+$ju GKY:"q&h } ;
nHKEtKDd 0m`7|80#P 7"xd'\c@ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
4'54 好啦,现在才真正完美了。
n/@/yJ<EFi 现在在picker里面就可以这么添加了:
9zO3KT2 D-3/?"n template < typename Right >
&,."=G picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
?GFxJ6!%I {
OqBw&zm return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
hDlk! #* }
RC (v#G 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
Ti3BlWQH {u.V8%8 0uU%jN$ 4&ea*w k #*|-? 十. bind
YF>t {| 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。
C3@.75-E 先来分析一下一段例子
F` I-G~e r$v?[x>+K [k'Ph33c int foo( int x, int y) { return x - y;}
c(#`z!FB bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
<YeF?$S} bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
G<jpJ 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。
U-FA^c; 我们来写个简单的。
Xq>e]#gR 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
-;P<Q`{I 对于函数对象类的版本:
N^
D/}n Xb^\{s?b template < typename Func >
_f3A6ER` struct functor_trait
M2@q{RiS {
b=|&0B$E typedef typename Func::result_type result_type;
|}M']Vz } ;
9x?;;qC"m9 对于无参数函数的版本:
o@>c[knJ Etu>z+P! template < typename Ret >
xD\Km>|i struct functor_trait < Ret ( * )() >
Q"hI !PO+ {
[V)sCAW typedef Ret result_type;
h{* O9O< } ;
4G>|It 对于单参数函数的版本:
=(n'#mV 3K?0PRg template < typename Ret, typename V1 >
mzT} C&hfP struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
)b%c]! {
"{x~j\< typedef Ret result_type;
K%pmE?%,8 } ;
#dpt= 对于双参数函数的版本:
<,E*,&0W 99ha/t template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
'hekCZZ_I struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
?Nh%!2n {
=` i 7? typedef Ret result_type;
tJwF
h6 } ;
bg
HaheU 等等。。。
Nu_w@T\l 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
@zJI0_Bp -YuvEm#f template < typename Func >
-ufmpq. struct func_return
N6J$z\
P {
]JD$fS=_ template < typename T >
R&4E7wrdP struct result_1
dJLJh*=AG {
sd[QtK^ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
R82Y&s; } ;
pt4xUu{ 13QCM0# template < typename T1, typename T2 >
=wj~6:Bf struct result_2
Y=rr6/k {
s{k\1P(G} typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
I)Lb"
} ;
aqM_t } ;
og\XLJ}_ b{I`$E<[ ~d8>#v=Q` 最后一个单参数binder就很容易写出来了
+E [b Lz^ yQA[X} template < typename Func, typename aPicker >
V^{!d} class binder_1
u.[JYZ
{
)j6>b-H Func fn;
<kSaSW aPicker pk;
- X_w& public :
# 0!IUSa 2wBU@T1 template < typename T >
-$)Et | struct result_1
"<2bjy {
68c;Vb typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
O<h#|g1 } ;
Qf|}%}%fp ]-'9|N*}l template < typename T1, typename T2 >
S1zw'!O5 struct result_2
%^l&fM* {
IA^)`l 7H typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
/
3k\kkv! } ;
D%idlL2%J 9-Qtj49 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
C%c `@="b 4) 3pa* template < typename T >
X{xJ*T y' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
JYr7;n'! {
XC1lo4| return fn(pk(t));
\r%Vgne-g }
62x< rph template < typename T1, typename T2 >
9(F?|bfk typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
sYA-FO3gh {
_~nex,;r return fn(pk(t1, t2));
i 9tJHeSm }
N`Xnoehu } ;
=+h!JgY/L S.)7u6/_! NoAb}1uae 一目了然不是么?
pmyM&'#Id 最后实现bind
tN3 {7'\7 _*$B|%k thPH_DW>eb template < typename Func, typename aPicker >
px>>]>ZMH picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
aaugu.9 {
eH!|MHe return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
RpK,ixbtA+ }
J8v:a`bX& `VFl|o#H 2个以上参数的bind可以同理实现。
!J=;Z9 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。
xnQGCw?S&} ~R@m!'Ik 十一. phoenix
f76| Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
LEngZ~sV/ /-YlC(kL for_each(v.begin(), v.end(),
;]ShC\1 (
lMzCDx!m do_
31sgf5 s [
A Wh*<H cout << _1 << " , "
fI
d) ]
.-u k .while_( -- _1),
q\b
?o!#_ cout << var( " \n " )
yFU2'pB )
fAM4Q );
!+45=d 5 ckjVa\ 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:
%cr]ZR 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
wz0$g4 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
9MtJo.A 那么我们就照着这个思路来实现吧:
S7NnC4)=-f
)47j8jL
=Sb:<q+Q template < typename Cond, typename Actor >
:
9?Cm` class do_while
&iND&>? {
0o=6A<#x Cond cd;
jdg
~!<C Actor act;
:YJ7J4 public :
[mB(GL template < typename T >
,4>WLJDo struct result_1
X|1_0 {
TCKI typedef int result_type;
jRdhLs,M9 } ;
ngkeJ)M0$ ;+ Co!L do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
SCh7O} yrE,,N%I template < typename T >
V:(w\'wm typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'e<HP Ni) {
ycl>git] do
@RoRNat {
}* B qi7E> act(t);
1IF'>* }
dp
UdFuU" while (cd(t));
j""y2c1 return 0 ;
UE&C }
Qw6KX#n } ;
iFwyh`Bcg I_zk' 38*'8=Y#> 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
|?2 hml 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。
N[a ljC-R 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。
h=K36a) 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。
%TW%|"v 下面就是产生这个functor的类:
PzMlua (?!(0Ywbg DYT@BiW{ template < typename Actor >
kyRh k\X class do_while_actor
_UH/}!nqB {
_>gXNS r4u Actor act;
2xL!PR- public :
e>?_)B4 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Q{.{#G "RV`L[(P*k template < typename Cond >
k W<Yda<a picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
TbKP8zw{ } ;
wO2V%v^bp P0'e"\$
o273|* 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
ih+*T1#:( 最后,是那个do_
v+!y;N;Q
/RJ6nmN@} >-_:*/66! class do_while_invoker
:rz9M@7 {
fV.A=*1l# public :
,2 zt.aqB template < typename Actor >
u%6Irdx do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
3bbp>7V! {
=~GE?}.o return do_while_actor < Actor > (act);
w+Z- -@\ }
<mv7HKVg } do_;
(R4PD NLcO{ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
o}9M`[ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
]&Y#)ebs 最后来说说怎么处理break和continue
N5pinR5 H 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。
'}U_D:o.b 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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