一. 什么是Lambda
NeE
t 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
~
Q. 7VDz 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,
bAx-"Lu SMpH._VFeE 24z< gO &tg&5_ class filler
FG.em {
F9,DrB,B{ public :
2h5nMI]' void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
+lHjC$ } ;
Hl{S]]z iT2B'QI=< J4fi' 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:
rustMs2p Z$/xy" ^c9t'V`IWQ CEX"D` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
t.xxSU5~% n[lJLm^(_C x-^`~p 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
z=q3Zo YS/Yd[ e hoK>~:; v>Q#B 二. 战前分析
\1D<!k\S 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
RO 4Z?tz 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
x|pg"v&[ _( {hc+9p {xXsBh
Y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
>n'o*gZM /* --------------------------------------------- */
1H6<[iHW vector < int *> vp( 10 );
'"SEw
w transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
l`#4KCL( /* --------------------------------------------- */
>7jbgHB sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
r]:(Vk]|F /* --------------------------------------------- */
{zQ8)$CQ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
H4:`6 PSL /* --------------------------------------------- */
|}=acc/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
/|C* /* --------------------------------------------- */
-zOdU}91Ao for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
l]Ax : Z }fb#G<3 +BETF;0D Lr$go6s 看了之后,我们可以思考一些问题:
dfKF%27 1._1, _2是什么?
pNepC<rY 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
xhVO3LW' 2._1 = 1是在做什么?
jB%lB1Q| 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
v0z5j6)-1 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
vHryPl+ }$SavB#SBP (l^3Z3zf& 三. 动工
,,%i; 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
<m)$K D$
dfNiCH Xg|B \\ /:~\5}tW template < typename T >
6e9,PS class assignment
,)Me {
MQ5R O;RY T value;
T@2#6Tffo public :
m% -g ~q assignment( const T & v) : value(v) {}
$'BSH4~|. template < typename T2 >
$rv8K j+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
\^L`7cBL } ;
8 OY 3A ]zE;Tw.S >,gg5<F-E 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
x@P y>f2 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
$PTP/^ :61Tun EMwS1~3dD 3er nTD*` class holder
$HHs ^tW {
:W!7mna public :
]m
g)Q:d, template < typename T >
_}lZ,L(w assignment < T > operator = ( const T & t) const
qE&v ; {
]
o*#t return assignment < T > (t);
BLfTsNzmt }
*scVJ } ;
C7lH]`W|/ '\Giv!> ehzM)uK 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
"c3Grfoz ]R h#g5X static holder _1;
|=Eo?Q_ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
7Ri46Tkt Xe6w| for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
~
{E'@MU 而不用手动写一个函数对象。
wvO|UP H\ MLw7}[ 0
HGM4[)= sGyeb5c 四. 问题分析
b LlKe50 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
G_;)a]v8) 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
Sj]T
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
!\nBh 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
6G1@smP 下面我们可以对这几个问题进行分析。
v\KA'PmiP .AR#&mL9 五. 问题1:一致性
-G}[AkmS 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
e@Fo^#ImDx 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
lD)%s! #pP[xE"Y struct holder
R)_%i<nq\ {
*w^C"^* //
PmkR3<=leg template < typename T >
\Jx04[= T & operator ()( const T & r) const
KK&rb~ {
Aw}"gpL return (T & )r;
CJ1 7n }
fsJ9bQm/ } ;
QQ%D8$k" ]RPs|R? 这样的话assignment也必须相应改动:
10)jsA Bp_$.!Qy template < typename Left, typename Right >
}YB*]<] class assignment
:o|\"3 {
\w/yF4,3<w Left l;
`IP/d Right r;
+ln9c public :
+]*zlE\N` assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ozmrw\_}[ template < typename T2 >
UJD 0K]s T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
}#L^! \V} } ;
pf1BN@
t l==`` 同时,holder的operator=也需要改动:
uD\?(LM < Wfx+F template < typename T >
x.7]/) assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
;XF:\<+ {
cJ{ Nh;" return assignment < holder, T > ( * this , t);
I;e=0!9U }
\n$u)Xj~6^ h]Wr [v 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。
4lr(,nPRD 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
n"c)m%yZ S)cLW~=z return l(rhs) = r;
I9/W;#
*~ 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。
?{/4b:ua 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
/ :
L ?~ u?4:H=;> template < typename Tp >
d:#yEC class constant_t
_2hS";K {
SG6kud\b const Tp t;
H<VTa? n public :
_y),J'W^3u constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
tz5e"+Tz template < typename T >
d6'{rje( const Tp & operator ()( const T & r) const
c9HrMgW {
n!NS(.o return t;
tXoWwQD;Y }
q;R],7Re } ;
;|pBFKx ,=UK}*e" 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
E0Y-7&Fv 下面就可以修改holder的operator=了
RTE8Uq36 k,85Y$`' template < typename T >
24E}<N,g assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
/JFUU[W {
~ DBcIy? return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
\SN&G`o< }
ZjgsR|i I%r{]-Obr- 同时也要修改assignment的operator()
JG" R\2 R@/"B8H template < typename T2 >
5 xppKt T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
6N",-c 现在代码看起来就很一致了。
I/a/)No 8D>n1b(H 六. 问题2:链式操作
:# .<[ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
u])b,9&En 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
W~zbm] 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
TOkp%@9/ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
le1}0L 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
C69q&S, HW=C),*]cR template < typename T >
P#RR9>Q struct result_1
^Y@\1fX 4e {
SLkhCR typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
S& SQ } ;
OHeT,@(mh 8"U. Hnu 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
Fgp]l2* mp=z template < typename T >
v{(^1cX struct ref
7uKNd
*% {
R$q;
! typedef T & reference;
X#*JWQO= } ;
U>cV| template < typename T >
N"" BCh" struct ref < T &>
N.\-
8?> {
H7d/X typedef T & reference;
+wEac
g>>E } ;
mzeY%A<0^ bL'aB{s 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Jll-`b 1 e4!:c^? template < typename T >
X' d9[). typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
$ {O# {
%+j8["VEC return l(t) = r(t);
L W[9 }
:[O
8 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。
()5[x.xK@ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
X;i~<Tq L;*ljZ^c 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$G< _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
\MbB# _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
TM_/`a2} +5 调用divide的对象返回一个add对象。
>+JqA7K 最后的布局是:
?\t#1"d Add
}q $5ig / \
eO?p*"p" F Divide 5
}
ud0&Oe{ / \
Fx;QU)1l3 _1 3
)6q,>whI] 似乎一切都解决了?不。
#
WAZ9,t 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
YE|SKx@ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
Tw""}|] g OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
F({HP)9b Fh`~`eog template < typename Right >
/W>iJfx assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
}% `.h" Right & rt) const
#~7ip\Uf[ {
Bwa'`+bC return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
P(H8[ , }
PcA2/!a 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
*~t6(v? XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
v.pBX< 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
tnPv70m 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
X$ s:>[H 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。
t=Xv;=daB 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?
SZ,YS
4M 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:
|y0(Q V ;$smH=I template < class Action >
d8[J@M53|T class picker : public Action
q1QL@Ax {
\P.I)n`8 y public :
X~lVVBO picker( const Action & act) : Action(act) {}
h| ,:e;>} // all the operator overloaded
y~q8pH1
} ;
9aze>nxh. jz
qyk^X Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
%p2Sh)@M 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
~/98Id}v L3@82yPo! template < typename Right >
/J=v]<87a picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
RxI(:i? {
;1%-8f:lW return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
W3MU1gl6k{ }
wE? 'Cl bgK'{_o- Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
7R6ry(6N 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
E`?3PA8 [co% :xJu template < typename T > struct picker_maker
gP0LCK> {
mj9 <%P typedef picker < constant_t < T > > result;
+VO-oFE | } ;
H@%GSE template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Uk^B"y_ {
wVEm:/;z& typedef picker < T > result;
AaWs}M } ;
m 8aITd8 [_1G@S6Ex 下面总的结构就有了:
PE5R7)~A functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
2zs73:z picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
1Cgso` picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
G#d{,3Gq1 至此链式操作完美实现。
Urr@a/7 >pp5;h8! "nw;NIp! 七. 问题3
b[o"7^H 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
OmIg<v0\; DXJ`oh template < typename T1, typename T2 >
ll`>FcQ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
uVJDne,R {
TU:7Df return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
FVaQEMZ^ }
P:k>aHnW y:~ZLTAv 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
C|}iCB -o$QS, template < typename T1, typename T2 >
'}B+r@YCN struct result_2
Q9Kve3u-i {
mi,E- typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
G!>z;5KuS } ;
e\!0<d t!r A%* 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?
j4|N-: 这个差事就留给了holder自己。
Kx;eaz:gx 0yuS3VY) {^\+iK4bS template < int Order >
6W]9$n\"? class holder;
ABD)}n=%c template <>
e?JW class holder < 1 >
NbgK@eV}+{ {
i{`FmrPO~ public :
x{n`^;Y1 template < typename T >
l5Gq|!2yxD struct result_1
4QvsBpz@ {
eU".3`CtY typedef T & result;
?o81E2TJO } ;
gW)3e1a template < typename T1, typename T2 >
`(_s|-$ struct result_2
KH(%? {
mlJ!:WG typedef T1 & result;
5|o6v1bM } ;
"4riSxEyF template < typename T >
}o(zj=7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
MvK !u {
PIu1+k.r? return (T & )r;
!g5xq }
bpH^:fyLU` template < typename T1, typename T2 >
62k^KO6Y typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
x4;"!Kq\ {
?[g=F <r return (T1 & )r1;
"Zl5< }
{khqu:HUn` } ;
5,_u/5Y4 YQHw1 template <>
}<@b=_>S class holder < 2 >
WD]pU {
oSyyd public :
YwDbPX template < typename T >
ADDSCY=, struct result_1
++6`sMJ {
pEBM3r!X typedef T & result;
(tIo:j } ;
gy#/D& N[ template < typename T1, typename T2 >
3RYpJAH struct result_2
#_6I w`0 {
=t9\^RIx)? typedef T2 & result;
Cs9.&Y } ;
F`gi_;c template < typename T >
^l9N48]|? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
D8Ykg >B;& {
95 ;x=ju return (T & )r;
B@&4i?yJ }
CG0
M template < typename T1, typename T2 >
!W5 ( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
NdMb)l)m {
nuk*.Su return (T2 & )r2;
=Xi07_8Ic< }
3Dng1} } ;
:~2vJzp@? 2% L LSa "P7nNa 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> >。
;<&*rnH 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
ar__ Pf6r 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Jm xH"7hTE B8": 2HrW$ return l(i, j) = r(i, j);
\NgYTZ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
N5Q[n d c3jx+Q
return ( int & )i;
s/$?^qtyC return ( int & )j;
qh9Z50E9 最后执行i = j;
8K:y\1 可见,参数被正确的选择了。
lAb*fafQy |TS>hwkI '[AlhBX w>pq+og& ED=V8';D 八. 中期总结
XGYbnZ~
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
RL!Oi|8 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
9s\A\$("l 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
}>>1<P<8- 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
'u *DA|HC ,:%CB"J [pbo4e,4O PVe
xa|aaX ULs\+U ;_c;0) 九. 简化
]Lf{Jboo 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
e?0l" 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
>3p\m 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
[k.t WA,& 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
cpL7!>^= +-*/&|^等
'@o;-'b 2. 返回引用。
q!.byrod =,各种复合赋值等
)
i;1*jK 3. 返回固定类型。
~IYUuWF( 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
- Ajo9H 4. 原样返回。
] eotc2?u operator,
r)y=lAyF> 5. 返回解引用的类型。
bo2H]PL* operator*(单目)
= bfJ^]R 6. 返回地址。
7%5z p|3 operator&(单目)
E{XH?_xo 7. 下表访问返回类型。
kZR8a(4D operator[]
HVi'eNgo 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
pmuvg6@h operator<<和operator>>
~ksi</s KaPAa:Q OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
|:nn>E}ZA/ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
cz
>V8 /)YNs7gR template < typename Left >
8<X#f
! struct value_return
B,?T% {
%KsEB*'" template < typename T >
m8A#~i . struct result_1
6 eLR2 {
C[ NSkr typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
;D3C>7y } ;
e|)hG8FlF CyJEY- template < typename T1, typename T2 >
NP0\i1P>.? struct result_2
T$>WE= Y {
9]k @Q_ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
h}[-'>{ } ;
3
}duG/ } ;
\nXtH}9ZF =$u!
59_dE <CS(c|7 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
l{5IUuUi @Xt*Snd 下面我们来剥离functor中的operator()
T. }1/S"m 首先operator里面的代码全是下面的形式:
I3aNFa} 6Y^23W F return l(t) op r(t)
nr95YSH return l(t1, t2) op r(t1, t2)
,c;Kzp>e return op l(t)
K18}W*$
d return op l(t1, t2)
`ZU($!( return l(t) op
F}F&T return l(t1, t2) op
d(\%Os return l(t)[r(t)]
sZjQ3*<-r return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
G? ])o5 t>L;kRujVJ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
FtpK)9/4 单目: return f(l(t), r(t));
I4'5P}1yp return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
)F}F_Y 双目: return f(l(t));
Lb!Fcf|h return f(l(t1, t2));
X$HIVxyq2 下面就是f的实现,以operator/为例
MX$0Op !=pn77`g> struct meta_divide
$|L
Sx {
ynq}76 H0k template < typename T1, typename T2 >
)Q=_0;#;k static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
>tYm+coS {
ohRjvJ'v| return t1 / t2;
q3mJ782p] }
v_BcTzQ0S } ;
r)lEofX,g+ 8NxM4$nQX 这个工作可以让宏来做:
B}n,b#,* |9u OUE #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
J*r*X. template < typename T1, typename T2 > \
-f3p U:G8 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
w{Ivmdto 以后可以直接用
^hG-~z< DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
UvJ}b 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
@'w"R/,n-@ (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。。。)
C;;Sih5 c?tBi9'Y] q_Q/3rh 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
y0Fb_"} &:;:"{t}Do template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|N4.u
_hM class unary_op : public Rettype
U\ ig: {
-?H#LUk Left l;
&b.=M>\9Q public :
?ME6+Z\ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
[glLre^ s6H]J{1F template < typename T >
RM]\+BK typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
o\[~.";Z {
NokU)O ;x return FuncType::execute(l(t));
`[z<4"Os }
KT_!d * SOs:]U-T3 template < typename T1, typename T2 >
SbND
Y{5RO typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!F*5M1Kjd {
c'^?/$H| return FuncType::execute(l(t1, t2));
wu7Lk3 }
Umz KY } ;
<5-[{Q/2z %<)2/|lCd <C_jF 同样还可以申明一个binary_op
w;;BSJ]+[ |EIng0a template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
9/{(%XwX class binary_op : public Rettype
~,d,#)VE2q {
"LHcB]^< Left l;
.S!mf Right r;
!Xh=k36 public :
g$":D binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
#9B)Xx!g J; 3{3 template < typename T >
qt"G[9; typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
k|v3.< - {
j?A/# return FuncType::execute(l(t), r(t));
&D>G8 }
T%x}Y#U'` |Z|-q"Rf template < typename T1, typename T2 >
|+"<wEKI typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
niiA7Ux {
ySk R>y return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
sz5MH!/PJ }
QMA%$ } ;
% "kPvI3Y xN>npP
GX)u|g 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
w~.f 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
_A M*@|p, DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
l3KVW5-!gS 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。
xVf|G_5$ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
6 +Sxr 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。。。
z
F_M*8= 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
BIb4h
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)
$Ad{Z 下面是修改过的unary_op
Eav[/cU @D)al^]x6 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
8&;UO{ class unary_op
b
IH; {
a:+{f& Left l;
&qLf@1AD efSM`!%j public :
NO2XA\ w4_ U0
n3 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
x[4`fM.m* AG3>V+k{Lv template < typename T >
n+!
AnKq struct result_1
Gn22<C/ {
E_gD:PPU5 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
t![7uU.W } ;
fs|)l$Rd Q;MT"=RW template < typename T1, typename T2 >
t$+?6E struct result_2
@M<|:Z %.@ {
yTyj'-4 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Y}@&h! } ;
g(nPQOs$u 9Q
-HeXvR template < typename T1, typename T2 >
8{Q<N%Jnu typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E^Y#&skXp3 {
#:%&x@@c3P return OpClass::execute(lt(t1, t2));
{qDSPo }
9 ^o-EC!_ VJ84?b{c
W template < typename T >
pb^i^tA+A typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
m9)p-1y@5 {
6f;fx}y return OpClass::execute(lt(t));
+_7*iJtD5 }
~)*,S^k(C. `{4i)n%e& } ;
.\K_@M tWo{7) Eb _my"%@n 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
w;D+y*2 好啦,现在才真正完美了。
FK6[>(QO 现在在picker里面就可以这么添加了:
PEN\-*Pv D>|H 2 template < typename Right >
E"\/M picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
~Xr=4V:a+ {
W"724fwu& return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
R= a|Blp }
liEPCWl& 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。
&vHoRY w|3z;-#Q; L%">iQOG# P<oehw'> S(QpM.9* 十. bind
dCb`xR} 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。
|
H!28h 先来分析一下一段例子
Kj V:| "BD~xP( %mL-$* int foo( int x, int y) { return x - y;}
YTAmgkF\4 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
k")R[)92b? bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Z/Eb: 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
ODZ5IO}v 我们来写个简单的。
QS0:@.}$E) 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
g"Ljm7 对于函数对象类的版本:
+
r!1<AAE$ YZP(tn template < typename Func >
8'n/?.7cX struct functor_trait
NIh:DbE {
hZ[E7=NTQ^ typedef typename Func::result_type result_type;
Yj%U
>),8 } ;
INUG*JC6 对于无参数函数的版本:
=b38(\ U0=] template < typename Ret >
U93}-){m struct functor_trait < Ret ( * )() >
ygOd69 {
l;af~ef)' typedef Ret result_type;
Ok>gh2e[c } ;
'"y|p+=j: 对于单参数函数的版本:
o5xAav"+> `))\}C@k template < typename Ret, typename V1 >
H|,Oswk~- struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
zG+R5: {
4!$s}V=6 typedef Ret result_type;
za#s/b$[ } ;
"mX\&%i6\p 对于双参数函数的版本:
~SQ?BoCI[ N03G>fZ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
R,)}>X|< struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
?/TSi0R {
?P4w]a typedef Ret result_type;
u83J@nDQ } ;
P-`M 等等。。。
OQ8 bI=?[x 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
m#ZO`W -yR.<KnL template < typename Func >
y'FS/=u>0 struct func_return
$\b$}wy* {
"nm FzN template < typename T >
d\ %WgH struct result_1
&P.4(1sC {
]DZE% typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{)DHH:n } ;
~CtL9m3tO iY`%SmB template < typename T1, typename T2 >
MWI4Y@1bS struct result_2
PpV'F[|,r {
tS|9fBdCs typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
VmCW6
G#M } ;
\Z^TXyu } ;
.udv"?!z i.=w]S
j iP@ZM=&wz 最后一个单参数binder就很容易写出来了
wx\v:A h8 'v d3 template < typename Func, typename aPicker >
x&^_c0fn class binder_1
tBNoI {
2LNRtW* Func fn;
RlheQTJ aPicker pk;
G+F#n6Vx public :
J~B<7O<?!1 7Q7-vx template < typename T >
e2z h&j struct result_1
$p#%G#T {
Gq_-Val]" typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
`
L> } ;
76V
6cI=+ I<Ksi~*i template < typename T1, typename T2 >
HODz*pI struct result_2
o[v\|Q`d {
Z-8Yd6 4 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?9 ! Z<H } ;
IGS1| rm4.aO~-F binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
vy_D>tp '7D,m
H template < typename T >
uA,>a>xYI typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+zrAG24q {
0`)iIz return fn(pk(t));
@S|jC2^+h }
H~GQ;PhRx template < typename T1, typename T2 >
A
6OGs/:& typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Na$Is'F&p {
b8$gx:aJ>$ return fn(pk(t1, t2));
F.-R r }
lE!a } ;
GM<BO8Y. @mE)|.f S;~g3DCd 一目了然不是么?
ixW@7m 最后实现bind
t|9 GS| |u0(t,T AtU v71D: template < typename Func, typename aPicker >
(Fynok picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
QU%I43 {
*.~6S3} return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
cC o`~7rE }
+j(d| L\ 1BAgtd$3 2个以上参数的bind可以同理实现。
1rKlZsZ#* 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
ymegr(9&K AZzuI* 十一. phoenix
nl(WJKq' Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
K+Z+wA? )uK{uYQl for_each(v.begin(), v.end(),
c1$ngH0 (
u5 {JQO do_
89n:)|rWq [
6(]tYcC
cout << _1 << " , "
h Ggx ]
0dA7pY9 .while_( -- _1),
Pt@%4 :&-h cout << var( " \n " )
@HRC\OG )
,ldI2] );
[,K.*ZQi CT KG9 T 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:
VOc8q-hK 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
"Fy7K#n operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
@%tRhG 那么我们就照着这个思路来实现吧:
WVmq% ,7 [zL7Q^~ 6ZKsz5:= template < typename Cond, typename Actor >
JJltPGT~Oa class do_while
:(a]V"(&Eq {
e1>aTu@ Cond cd;
t6,wjN-J Actor act;
e'*`.^ public :
yz-,)GB6 template < typename T >
b
B x? struct result_1
4Sm]>%F': {
%r-V2) typedef int result_type;
Yk'9U-.mc } ;
PzV@umC1#f lz?;#U do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
&?uz`pv2 DHw&+MY template < typename T >
Py>{t4;S typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`+zWu55; {
>iOzl wmG do
6*qL[m.F[o {
y kW [B act(t);
:9R=]#uD }
*?z0$Kz<,[ while (cd(t));
_(d.!qGz return 0 ;
cooUE<a }
6\u!E~zy } ;
(x"BR r6;$1K*0 ZxG}ViS4I 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
(]RM6i7 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
SG?Nsp^%`B 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
7}GK%H-u 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
/^$UhX9v 下面就是产生这个functor的类:
5aBAr A%Xt|=^_ Fi.aC;sx template < typename Actor >
Ul_M3"Z class do_while_actor
9U {y1} {
28hHabd| Actor act;
d\H&dkpH public :
gP-nluq do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
6vp *9 n4R2^gXAw template < typename Cond >
q;fKcblKj picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
l"{Sm6:;- } ;
X*g(q0N<S >Jw6l0z rrnNn' 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
u>Rb
?` 最后,是那个do_
'lo `/"nTB jYVE8Y)my class do_while_invoker
iJv48#'ii {
(=16PYs public :
y8s!M template < typename Actor >
[3W*9j do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
;uqx@sx ; {
`:wvh( return do_while_actor < Actor > (act);
aZet0?Qr }
Aj9Ji"18za } do_;
x$wd
O ~"lJ'&J} 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
v[TYc:L= 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
~1*A 最后来说说怎么处理break和continue
`gpQW~*R-; 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。
q8Nn%o=5V 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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