一. 什么是Lambda
|/]bpG 'z 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
oYup*@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,
g5M-Vu bqS*WgMY- 2j=3i@ "sUe:F; class filler
'355Pce/ {
?$ Uk[ public :
V.1sb
pI
void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
qdAz3iye } ;
lh(A=hn"n Ts}5Nk8% 1&i!92:E 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:
vJtQ&,zG YxGIv8O] !MTm4Ls 3-hu'xSU for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Gvtd )9^< }]=b%CPJh+ P`-(08t 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
,HUs MCXQ 8W[QV dn:g_!]p e&<#8;2X 二. 战前分析
wI#rAx7f- 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。
E@0wt^ 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
nDMNaMYb ["Z]K'?P !D7\$
g6g for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
_&19OD% /* --------------------------------------------- */
vTh-I&}: vector < int *> vp( 10 );
SKD!V6S transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
N95"dNZE /* --------------------------------------------- */
[|ky~sRr sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
O|4~$7 /* --------------------------------------------- */
^}U{O A int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
1YAy\F~`. /* --------------------------------------------- */
!yojZG MB for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
rnmWw# /* --------------------------------------------- */
d0MX4bhZ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
uLe+1`Y5Ux !xj >~7 i:qc2#O:J 0}Kl47}aD 看了之后,我们可以思考一些问题:
p KKn 1._1, _2是什么?
[9[tn- 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
v:JFUn} 2._1 = 1是在做什么?
_^#PV} 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
03$Ay_2 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。
R?Iv<(I $v-lG( &fiDmUxj 三. 动工
|I)MsNF 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
a9FlzR ]L}<Y9)t a[lE9JA;| F]M3/M template < typename T >
d Aym) class assignment
V0wK.^]+}/ {
}9 qsPn T value;
|+suGqo public :
by>,h4 assignment( const T & v) : value(v) {}
*`|.:' template < typename T2 >
cM C1|3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
iT
4H@ } ;
ndF
Kw Kqhj=B gAv?\9=a)W 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
'ZL)-kbI 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
IB(IiF5 AGLzA+6M "%,zB_ng\< b:Rl }"a class holder
%#/7Tl: {
;,Lq*x2s public :
s8.oS);` template < typename T >
hCW8(Zt assignment < T > operator = ( const T & t) const
@ mtv2P` {
2=["jP!B return assignment < T > (t);
KhXW5hS1 }
Z|' tw^0e5 } ;
e)cmZ8~S F'pD_d9]e &&_W,id` 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
@@SG0YxZ j><.tA~i static holder _1;
li/IKS)e$ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
J*a`qU
M={k4r_t for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
<:RU, 而不用手动写一个函数对象。
\-V TQID-I V%o:Qa[a dXrv 四. 问题分析
.!nFy` 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。
*Z)`:Gae 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。
_F,@mQ$! 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
7F)HAbIS 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
owmA]f 下面我们可以对这几个问题进行分析。
l~ F,i n. xjR/K&[m 五. 问题1:一致性
8I@=? 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
MJ}VNv|S 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
a l#yc Bk?M F6 struct holder
pZjyzH{~ {
,((5|MbM/ //
h7gH4L!'u template < typename T >
PS(LD4mD T & operator ()( const T & r) const
xU67ztS'E' {
|JuXOcr4 return (T & )r;
q;>' jHh }
g>VkQos5" } ;
uysGOyi<u R6{%o:{ 这样的话assignment也必须相应改动:
;I5HMc_a" N9,n/t template < typename Left, typename Right >
&*/X*!_HK class assignment
//V?rs {
(nvSB}? Left l;
WlWBYnphZs Right r;
l$zo3[ public :
LR-op?W assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
33"{"2==` template < typename T2 >
2&Wc4,O!i T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
qI5/ME(} } ;
/PHktSG 0o`0Td 同时,holder的operator=也需要改动:
TtkB G^r^" j template < typename T >
Z{u*vUC& assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
@kI^6(. {
Jw;J$
u!d return assignment < holder, T > ( * this , t);
-kQ{~">w }
h'IBVI!P ph^qQDA 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。
QFDjsd4
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
N:"E%:wSbi Yx
XDRb\kW return l(rhs) = r;
)1H]a'j 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。
Q:=s99 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
u )
fbR [dOPOA/d template < typename Tp >
{[)J~kC+ class constant_t
1Voo($q. {
]2K>#sn-] const Tp t;
#l8CUg~Uj public :
<<4G GO constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
8c]\4iau template < typename T >
>UR-37g{p const Tp & operator ()( const T & r) const
"qQU ^FW {
b>I -4 return t;
h1JG^w$ 5 }
@36^4E>h } ;
:^J(%zy
fwXk{P/ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
`~pB1sS{ 下面就可以修改holder的operator=了
:q^g+Bu= +w GE template < typename T >
TtKBok assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
]O&TU X@) {
GD~3RnGQ{ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
hMi!H.EX. }
"+Xwc+v^ YR~g&E#U^ 同时也要修改assignment的operator()
.+{nfmc,c !Bu<6 template < typename T2 >
|wVoJO!O} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
UmInAH4 现在代码看起来就很一致了。
q'q'v
S uR@\/6!@ 六. 问题2:链式操作
X+bLLW>& 现在让我们来看看如何处理链式操作。
6Y\9h)1Jo 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。
Njz,y}\ 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。
Oh<Z0M) 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。
v8-F;>H 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
_qJ[~'m<^C w#XE!8` template < typename T >
Q.M3rRh struct result_1
|K/#2y~ {
>:Q:+R;3o typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
sR?_ {rQ } ;
|~v($ c j!:U*}f 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:
#@lr$^M
-v >BeVF template < typename T >
E62VuX struct ref
,7/un8:%c {
jwAO{.}T1r typedef T & reference;
UxD1+\N6? } ;
+zz9u?2C` template < typename T >
R0*DfJS:Z struct ref < T &>
uTB;Bva {
@RbAC*Y]g typedef T & reference;
&v3r#$Hj[
} ;
988aF/c D1#E&4 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
((;9%F:/$ YfF&: "-NU template < typename T >
[J-r*t"! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
S,Zjol %p {
K2:r7f return l(t) = r(t);
]DC]=F. }
rYN`u 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。
k_O"bsI) 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
j(Q$frI ?uQ|?rk 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
UY%@i _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
a,&Kvh _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Qpf BM +5 调用divide的对象返回一个add对象。
gtjgC0 最后的布局是:
EsA^P2?_+ Add
hO{@!H$l / \
)@SIFE Divide 5
?_n.B=H`8 / \
JJ qX2B _1 3
V!"^6) 似乎一切都解决了?不。
Ra~n:$tg2 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
]2b" oHg 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
kFD- OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
YF&SH)Y7 fVR ~PG0 template < typename Right >
hTVN`9h7 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
>SfC '* 1 Right & rt) const
w8FZXL {
s/P\w"/fN return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
0SvPyf%AC }
!4.;Ftgjn 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
)m5<gp ` XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
y<3v/,Y 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
G/<{:R" 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
P]dDTh~e~ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
iP'}eQn]c 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
{fIH9+v 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
ua7I K~8l ~}4H=[Zu template < class Action >
S$muV9z2= class picker : public Action
mpr["C"l {
:GL|: public :
\O7,CxD2 picker( const Action & act) : Action(act) {}
2(`2 f // all the operator overloaded
-@^SiI:C } ;
R+!2 j fjp>FVv3 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。
{"{J*QH 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:
)#*c|. .=^h@C*
template < typename Right >
"lN<v= picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
:VLuI {
(T'inNbJe return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
mjs*Z{_F^ }
3]}W 66Hu<3X P Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
>|z=-hqPK 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。
%$sWNn $I1p"6 template < typename T > struct picker_maker
UK&E#i {
/!AdX0dx typedef picker < constant_t < T > > result;
b[RBp0]x } ;
]]d@jj template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
{'r(P& {
8oA6'%.e typedef picker < T > result;
=797;|B H } ;
-U*XA $T3/*xN 下面总的结构就有了:
Z|wZyt$$ 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。
UbQeN 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。
WWE?U-o picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
zWjGGTP~3& 至此链式操作完美实现。
RJtSHiM2 DC/CUKE.d \DGm[/P 七. 问题3
EidIi"sr 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。
=4Ex'
%%(U :B=`^>RK template < typename T1, typename T2 >
fJ\Ys;l[j ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
DB>>U>H- {
n,Ux>L return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
*?KQ\ Y }
t.knYO) [$H8?J 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
=1+I<Ljk !7bC\ { template < typename T1, typename T2 >
dm,b ZHo struct result_2
d5zzQ]|L {
w_|WberU typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
q{ctHs Q(9 } ;
7 ic]q, f#X`e'1 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
mX |AptND 这个差事就留给了holder自己。
]7xAL7x \=5CNe :;??!V template < int Order >
a`|/*{ class holder;
OpH9sBnA template <>
W%1fm/G0 class holder < 1 >
AKAAb~{ {
jq =-Y public :
IOmIkx&`GP template < typename T >
4>5%SzZT\3 struct result_1
-,5g cD {
x$s #';* typedef T & result;
r0S7e3xb } ;
@H{$,\\ template < typename T1, typename T2 >
]L_HnmD6 struct result_2
=20Q!wcu {
RbrvY typedef T1 & result;
i
[j`'.fj } ;
b#XS.e/uf template < typename T >
XUSfOf( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
<F=j6U7
{
b0KorUr return (T & )r;
EG9S?
$ }
c\;}ov+ template < typename T1, typename T2 >
y>~KeUC typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
/6S/a*`<X {
n+!.0d}6
return (T1 & )r1;
_fa]2I }
CZ&TUE|:DA } ;
h+$_:](PC %F}`;>C3 template <>
,:L}S03k class holder < 2 >
N!Y'W)i16 {
/pyKTZ| public :
Y[x ^59 template < typename T >
crhck'?0 struct result_1
Zn9w1ev {
I1}{7-_t typedef T & result;
\XB71DUF } ;
FG8bP template < typename T1, typename T2 >
Bj]0Cz struct result_2
~Q]B}qdm {
M#|TQa N typedef T2 & result;
p>!r[v' } ;
a.]
! template < typename T >
Z;n}*^U typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
O-&n5 {
B8TI 5mZ4 return (T & )r;
iK.MC%8? }
Dt+"E template < typename T1, typename T2 >
kYR&t}jlCg typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
j+c)% {
PN.=])7T return (T2 & )r2;
W)9KYI9u }
@u$oqjK } ;
<B`=oO%o _nTjCN625 e=F'
O]
5 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> >。
v4ueFEY 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
liU=5BL 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
MRJ dQCBV vb70~k return l(i, j) = r(i, j);
Nq9(O#} 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
N[42al -}N{'S,Bp return ( int & )i;
s*!2oj return ( int & )j;
jf$t 最后执行i = j;
".@SQgyb0 可见,参数被正确的选择了。
g`&pQ%|= :V_$?S goHr#@ T+~~w'v0 0[hl&7 Ab@ 八. 中期总结
S`*al<m 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:
'Lm.`U 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
$9l3DJ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
hyTi': 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
p jrA:; E|5gKp-wJ ]#*@<T*[ ~ R* 6w($ GUcuD^Fe |Y])|`_'G 九. 简化
2cmqtlW" 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。
<"\K|2Sg 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
APLu?wy7s5 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:
+ATN2
o 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
.:lzT"QXI +-*/&|^等
D<rjxP 2. 返回引用。
]&9f:5', =,各种复合赋值等
Z
v~
A9bB 3. 返回固定类型。
q,*IR*B:a 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
v =u|D$ 4. 原样返回。
C'=C^X% operator,
H?aB8=) 5. 返回解引用的类型。
jn+0g:l operator*(单目)
"`3H0il;< 6. 返回地址。
W"2\vo) operator&(单目)
),~Ca'TU 7. 下表访问返回类型。
z.jGVF4 operator[]
kKj YMYT6 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
3Y s|M%N operator<<和operator>>
f5yd2wKy6 FF/MTd}6qG 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。
6?KsH;L9 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
{2q CId`6W template < typename Left >
C&;'Pw9H struct value_return
F^aD!O ~ {
5Pr<%}[S^ template < typename T >
9Qkww&VEk struct result_1
JEP"2M N, {
fN K~z* typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Tok"-$`N } ;
!?+3jzG Lc.7:r template < typename T1, typename T2 >
~ h:^Q struct result_2
^<E,aCy {
"~+K`*0r8 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
'@:;oe@] } ;
<<A@69"4n } ;
JN8k x;@ s0`uSQ2X IBuuZ.=j2h 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
oZ8SEC"] AG9U2x 下面我们来剥离functor中的operator()
BShZ)t 首先operator里面的代码全是下面的形式:
xQD#;
7 G's/Q-'[\ return l(t) op r(t)
D~%cf return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Dnp^yqz* return op l(t)
huQ1A0(no return op l(t1, t2)
aI\VqOt] return l(t) op
-I|yi' return l(t1, t2) op
U}5uy9A return l(t)[r(t)]
JZ c5U}i return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
M.128J+xfS -S|L+">=Z 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:
mj,r@@k:=+ 单目: return f(l(t), r(t));
C )PN return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
?Rwn1.Z 双目: return f(l(t));
\e=@h!p return f(l(t1, t2));
P_?1Rwm-45 下面就是f的实现,以operator/为例
[lnN~#(Y T[7DJNdG6 struct meta_divide
Jz-f1mhQV {
J]~3{Mi template < typename T1, typename T2 >
*U]f6Q<X static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
'WOWm$2 {
62zlO{ >rJ return t1 / t2;
dB/Epc& }
wJgM.V"yb } ;
y=&)sq k9bU< 这个工作可以让宏来做:
>a0;|;hp FINM4<s) #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
7'o?'He-.2 template < typename T1, typename T2 > \
w"sRK static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Y# lE 以后可以直接用
#?-W. DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
#F9$"L1Hg 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
*&U9npN (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。。。)
T0SD|' Z$pR_dazU C
qxP@ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
x##Iv|$ ce;9UBkOg2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7O{\^Jz1 class unary_op : public Rettype
8+!$k!=X {
ud.S,
8Sy Left l;
$b8>SSz public :
\twlHj4 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^6`R:SV4Gx ;m&f Vp template < typename T >
dxU[>m; typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
dk.da&P {
G +YF return FuncType::execute(l(t));
%TR->F }
8"4`W~ 3 d82IEhZ# template < typename T1, typename T2 >
({8Q=Gh typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7i'vAOnw^ {
d- ]% return FuncType::execute(l(t1, t2));
P"% / }
\/,SH?>4x } ;
6znm?s@~ OrH&dY F-ZD6l9O 同样还可以申明一个binary_op
*Lufz-[1 !.F\v. template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
.*,Zh2eXU class binary_op : public Rettype
0W>O,%z&P# {
8ZahpB Left l;
)pzXC Right r;
U}
g%`< public :
kQ:2 @SOm binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
!Q?4sAB > Euput\ template < typename T >
g_}@/5?y typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
QzS{2Y[OQ {
U?}Ma f return FuncType::execute(l(t), r(t));
6HEl1FK{@ }
7/~"\nN:/ fW\u*dMMZE template < typename T1, typename T2 >
{=(4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2R_k$kHl {
me9RnPe: return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
|, :(3Ml }
J^?O]| } ;
`SU;TN0 w"Z>F]YZ A^m hPBT_ 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
)dvOg'it 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
jALo;PDJ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
: Z.mM5 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。
^@ux 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ES+&e/G"ds 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。。。
Pgo5&SQb 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
PJ_|=bn 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)
Vs"M Cqi 下面是修改过的unary_op
oL~Yrb%R ,`wxXU7 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
-Wig k['v class unary_op
>B9rr0d0 {
<6`,)(dj Left l;
?@u
&3/&
!]`]67lC public :
6tzn% ? O8lOr(|l unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Comuc i<T`]g template < typename T >
eFx*lYjA struct result_1
k{;:KW| {
44]ae~@a typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
^a]i&o[c } ;
U]P;X~$! vD*KJ3(c template < typename T1, typename T2 >
[;b9'7j' struct result_2
a#{a{> {
;J_d% typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
J)(pGS@ } ;
B[*i}k%i qzG'Gz{{qu template < typename T1, typename T2 >
:')<|(Zy typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
D?E5p.!A {
Wl,yznT return OpClass::execute(lt(t1, t2));
k82'gJ;MC= }
n2QD*3i >SzTZ3!E template < typename T >
'.bMkty# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
II2oV}7? {
;S%wPXj& return OpClass::execute(lt(t));
:r6
bw }
>,y QG+ c[YC}@l%a } ;
Xak~He {Cd*y6lI LO2sP"9 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
ffWvrY;j[ 好啦,现在才真正完美了。
$L&*0$[]Q 现在在picker里面就可以这么添加了:
+yTL 1-,l|K template < typename Right >
WT0U)x( m5 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
O
8fh'6 {
|ST&,a$( return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
=]"PSY7p }
abF_i# 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。
;m\(fW*ii QOO BCNe 9:m+mpL=9 6tJM*{$$H |_A35"v 十. bind
1wq6E 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。
-}>Q0d ) 先来分析一下一段例子
Z2ZS5a c2i^dNp_ QTDI^ZeuF int foo( int x, int y) { return x - y;}
@Wv*` bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
' E@D bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
$V+ze*ra 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。
r9QNE>UG 我们来写个简单的。
nqV7Db~ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
[`:\(( 8 对于函数对象类的版本:
<vAg\Tv:S m3,v&Z template < typename Func >
Rk'pymap struct functor_trait
Xh{EItk~oO {
c-3? D; typedef typename Func::result_type result_type;
SAqX[c } ;
B EY}mR] 对于无参数函数的版本:
)S5Q5"j&=f @hCGV'4 template < typename Ret >
M^bujGD struct functor_trait < Ret ( * )() >
+XQS
-= {
J"z8olV typedef Ret result_type;
3}sd%vCK } ;
APF-*/K? 对于单参数函数的版本:
1ptP ey 7y60-6r template < typename Ret, typename V1 >
y)=Xo7j struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
D,R/abYZH {
){,8}(| typedef Ret result_type;
0>AA-~=- } ;
P!-9cd1C, 对于双参数函数的版本:
9iv!+(ni Vdjca:` template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
f6z[k_lLN struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
O/FQ'o1F {
KI#hII[Q. typedef Ret result_type;
_|#)tWy} } ;
8J>s|MZ 等等。。。
.<tb*6rX> 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Gz
kf z,^baU template < typename Func >
a|OX4 struct func_return
9iGJYMWf {
}3QEclZr template < typename T >
O6m}#?Ai/@ struct result_1
/Jo*O=Lpo {
h>fY'r)DAx typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
T]0qd^\4w } ;
+.zriiF]i D VC}; template < typename T1, typename T2 >
uu'~[SZlL struct result_2
9 /0<Z_b2 {
[5,#p$R typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
7q(RQQp } ;
>y2gfD } ;
O>}aK.H 3Hr ZN+D &'i>5Y 最后一个单参数binder就很容易写出来了
eM{+R^8 {6RT&w template < typename Func, typename aPicker >
&,bJ]J)8O class binder_1
Y68oBUd_E {
_O)~<Sk-*z Func fn;
\QQw1c+ aPicker pk;
rBT#Cyl public :
0<fN<iR` meE&, { template < typename T >
3!#d& struct result_1
6=iz@C7r {
f7\$rx typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
JZ9w!)U } ;
wOn.m |tyVC=${ template < typename T1, typename T2 >
)]?sCNb struct result_2
:6%wVy5 {
6 fL=2a typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
)%gigQZ+ } ;
l(*`,-pv: {Q I"WFdGx binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
>q"mI6F 8L^5bJ template < typename T >
AYfW}V" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g>cp;co9g {
COZ<^*=A#p return fn(pk(t));
VMZ\9IwI }
srLXwoN[ template < typename T1, typename T2 >
!0i typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pxDkf|* {
WRe9ki=R return fn(pk(t1, t2));
i]Njn k }
XShi[7 } ;
'S;INs2|-> j]Kpwf<NS p(=}Qqdr8 一目了然不是么?
'1'De^%6W 最后实现bind
5_ !s\ 5 *j6KQZ" 0}$Zr*|;Y template < typename Func, typename aPicker >
B<zoa= picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
OX-t#R` {
P{-j^'y return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
o<cg9 }
1DLAfsLlj Q8.=w 2个以上参数的bind可以同理实现。
])`w_y(> 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。
6?i]oy^X]p KPHtD4 十一. phoenix
T+1:[bqK Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
=HapCmrx8 `1
A,sXfa for_each(v.begin(), v.end(),
<hkSbJF (
>>bsr#aJ do_
![1+=F! [
'o}v{f cout << _1 << " , "
P|j|0o,8p ]
Cw$0XyO .while_( -- _1),
vxE#6 cout << var( " \n " )
`xv2,Z9< )
UI2TW)^2 );
/oL&
<e MD|T4PPz,} 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
Z uFk}R"x 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
?TWve)U operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
*^aEUp6& 那么我们就照着这个思路来实现吧:
OEiu,Y|@l ] MP*5U>; 4|U$ON?x template < typename Cond, typename Actor >
N>
7sG(!'" class do_while
@I"&k!e<2 {
RG&t0%yj} Cond cd;
WoV"&9y Actor act;
Z=ZTSl public :
pmwVVUEQ template < typename T >
=-bGH
struct result_1
5}C.^ J` {
qTZ\;[CrP" typedef int result_type;
amTeTo]Tg } ;
A4uKE"WE j)nL!":O do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
@6lw_E_5 NMs8^O|0 template < typename T >
X8 $Y2?< typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)fy-]Ky
* {
~ECIL7, do
kz_gR;"(Z {
_"%hcCMw act(t);
ThvgYv--B }
g?.y7!m while (cd(t));
6b2Z}B return 0 ;
'GI|
t }
'kOkwGf! } ;
\OJam<hZ aP$it6Z x{O) n 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
57wHo[CJ 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!-]f.=P 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。
>^6|^rc 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。
<Hf3AB;#4 下面就是产生这个functor的类:
G{.[o6> Ct][B{ jj&mRF0gCb template < typename Actor >
I A%ZCdA; class do_while_actor
hp c &s {
{^D; ($lm Actor act;
z+Guu8 public :
38 ]}+Bb do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
;Rlf[](iL Z;O!KsJ template < typename Cond >
t[r6 jo7 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Sa[?B } ;
Cag^$nj gvFJ~lL })+iAxR 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
J8-K 最后,是那个do_
sYhHh$mwA %[, R Q">v bf=!\L$ class do_while_invoker
Y\Z6u) {
`_k_}9Fr public :
hg%iv%1B' template < typename Actor >
8J#x B do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
0&u=(;Dr\ {
j8oX9
Yo0= return do_while_actor < Actor > (act);
;Fo7 -kK }
Yy~xNj5OS } do_;
?W_8X2(` S{RRlR6Z 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
,.kmUd 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
w&@zJ [ 最后来说说怎么处理break和continue
@SH[<c 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。
&q&~&j'[ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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