一. 什么是Lambda
GZI`jS"lU 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
F8-?dp f' 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,
-Eu6U`"( ~5FW[_ 4}+/F}TbJ5 Od f[* class filler
.p0Clr! {
HY)-/ public :
*(C(tPhC void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
HK`I\,K } ;
ZKHG !`X0 J'$>Gk] @)o^uU T 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:
fU=B4V4@ 8Nu=^[qwQM /xtq_*I1S I:K"'R^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
PB;eHy hGpv2>M y;_% W 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Pj}66. UMAgA!s Zm6{n' p
w8 s8? 二. 战前分析
`tP7ncky 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。
_S>JKz 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
lXcx@#~ o2<#s)GpY ns6(cJ^a for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
If\fLhM /* --------------------------------------------- */
;4Y%PVz~D vector < int *> vp( 10 );
:POj6j/ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
^0/j0]O /* --------------------------------------------- */
;L']e"G sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
CrwwU7qKL /* --------------------------------------------- */
5[c^TJ3 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
feQ **wI /* --------------------------------------------- */
+v=C@2T for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
|PC*=ykT3 /* --------------------------------------------- */
j~!X;PV3 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
~l)-wNqR4r w.[ "p9tc ;q*e=[_DF >0"+4<72 看了之后,我们可以思考一些问题:
^]TVo\,N 1._1, _2是什么?
c%MW\qx 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。
l1f\=G?tmU 2._1 = 1是在做什么?
%i5M77#Z 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。
\otWd 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。
Oil?JI Hq U&?v:&c#&n EOCN&_Z; 三. 动工
Uu `9"
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
2 B Q)IKOt;N]
5~>z h ZzSz%z_sE template < typename T >
Evedc*z~P class assignment
97}OL`y {
"'t0h{Wr8 T value;
.>WxDQIo public :
C#Na&m assignment( const T & v) : value(v) {}
; #&yn=^ template < typename T2 >
XT4{Pe7{[P T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Le\?+h42> } ;
PpAu!2lt9 "vOwd.(?N y !_C/!d 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
-4
SY=NC_ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
@0/+_2MH- PK `D8)=u YB2VcF.LU
JsODzw class holder
MB]<Dyj, {
8|\8O@ public :
a6uJYhS~ template < typename T >
xCc[#0R{ assignment < T > operator = ( const T & t) const
fTK3,s1= {
?`PvL!' return assignment < T > (t);
m)'=G%y }
$w`=z<2yo1 } ;
=`H@% NU5.o$
}f6HYU 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:
~kEI4}O T7hcnF$ static holder _1;
|R/%D%_g Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
A;]}m8(* DK:o]~n for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
q1d}{DU 而不用手动写一个函数对象。
9,:l8 -C(crn <+?7H\b mc? Vq 四. 问题分析
dtRwTUMe? 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。
woGAf)vV# 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。
0"28' 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
9
a!$z!. 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
x"~8*V'0 下面我们可以对这几个问题进行分析。
.uMn0PE o <pf#tifv 五. 问题1:一致性
+ |n*b 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
z`f($t[ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
l)1r+@)\ /rnu<Q#iH struct holder
f'EuY17w {
l3ko?k //
-z)n?(pftm template < typename T >
Z8K? T & operator ()( const T & r) const
_x(o*v[Pt {
Ch<[l8;K return (T & )r;
"&G/T ?4 }
pZqq]mHK } ;
KY$)#i #P0&ewy 这样的话assignment也必须相应改动:
r\'A
i6 o$jLzE" template < typename Left, typename Right >
uKUiV%p! class assignment
Y5- F@( {
$5aV:Z3P Left l;
z[L8$7L Right r;
N"Zt47( public :
0" assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Nfrw0b template < typename T2 >
7q?,
? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
3Q.#c,`jV } ;
FWrX3i SB H(y) 同时,holder的operator=也需要改动:
Czs8!S 5YE'L. template < typename T >
n|Q@UPb/= assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
cUKE {
CQF:Rnb return assignment < holder, T > ( * this , t);
8lvV4yb }
g+vva" R O+GK`J 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
i&bA2p3+d 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
S&Zm0Ku v_+{'F return l(rhs) = r;
@E7DyU| 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
Z'`<5A%; 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
0l )~i'' jnO9j_CY template < typename Tp >
6F!+T= class constant_t
xpV|\2C {
a*lh)l<KV const Tp t;
pjKWtY@=X public :
`VA"vwz constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
wh$sn:J template < typename T >
iVhJ t#_b const Tp & operator ()( const T & r) const
?+@n3]`0 {
Lb:g4A" return t;
qeV fE_< }
e^6)Zz1\ } ;
<wN}X#M Y,<{vLEC 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
^oBtfN>4 下面就可以修改holder的operator=了
tqE6>"jD JVvs-bK5 template < typename T >
AVlhNIr assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
4VJ-,Z {
N)uSG&S: return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
6Zm# bFQ }
Elcj tYu4 s4X>.ToMC 同时也要修改assignment的operator()
}7|1 Yb|c\[ % template < typename T2 >
2b}t,&bv? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
KrgFKRgGj 现在代码看起来就很一致了。
hZ?Rof 7Wf/$vRab 六. 问题2:链式操作
MU@UfB|;u 现在让我们来看看如何处理链式操作。
HJ=:8: 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
ZCMw3]* 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
w1EXh 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
-;s| 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
xI #9 !#], hok8X template < typename T >
oR)Jznmi} struct result_1
@Q)OGjaq {
@'#,D!U typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
kyR:[+je } ;
uw>Ba %5 g1/:Q%R,
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
l%k\JY- 7OcWC-< template < typename T >
E:UW#S%A
f struct ref
fiK6@, {
}"nItcp.1 typedef T & reference;
>,V9H$n } ;
x|/|jzJSX template < typename T >
>N^Jj:~l struct ref < T &>
=MQoC:l {
a#cCpE typedef T & reference;
k3lS8d7 } ;
7Haa;2
T' F&4rO\aC"/ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
-]0OKE& =Gpylj7?~ template < typename T >
5kc/Y/4o typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
f',Op1o {
Uf:` return l(t) = r(t);
R/~p>apg8 }
6dq(T_eG 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。
ne>pOK<vZ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Nyku4r0 l5S aT,% 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
)Kc<j!8-[ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
$SlIr<'*" _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
%f&/E"M +5 调用divide的对象返回一个add对象。
K0u|U` 最后的布局是:
D$w6V Add
v,FU^f-' / \
? ^0:3$La Divide 5
#3i3G(mQ / \
29;?I3<
* _1 3
G?L HmTHg 似乎一切都解决了?不。
q$0*b]=E 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
Mo|;'+ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
k0OYJ/ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
Y+kfBvxyf r<9Iof4 template < typename Right >
j@n)kPo,1 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
k$ 4y9{ Right & rt) const
Z+*9#!?J {
td(li., return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
>~''&vdsk\ }
z6KCv(zvB 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
:y'Ah# 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"y-0$M 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
JA %J$d 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。
52@C9Q, 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。
]i|h(>QWP 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?
cq,S P&T~ 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:
p)KheLiZ &y\prip template < class Action >
Gw}%{=D9 class picker : public Action
n<Z({\9&H {
tIWmp30S public :
|6.l7u?d picker( const Action & act) : Action(act) {}
GSoX<*i // all the operator overloaded
RVZ")Z( } ;
$h+1u$po J4k=A7^N 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。
2":pE U{E 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:
Q1U\D h=W:^@G template < typename Right >
%:M^4~dc picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Ow+GS{-q {
LD+{o 4i
return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
216 RiSr* }
TJ2=m9Z n4O]8C'lW9 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
y%&q/tk 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。
S8kCp; bHY=x}Hv template < typename T > struct picker_maker
5VfyU8)7X {
+KF^Z$I typedef picker < constant_t < T > > result;
Q7HRzA^- } ;
YX!{P=Ua template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
ncZ+gzK|" {
d?y4GkK typedef picker < T > result;
3(="YbZ } ;
qz"}g/;? "H=6j)Cb 下面总的结构就有了:
0CWvYC%e 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。
6gL#C& 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。
e2AX0( picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
5Y.)("1f}f 至此链式操作完美实现。
4R#chQ oK9( /v >
$O]Eu! 七. 问题3
Z-$[\le 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。
TYy?KG>:' eVEV}`X template < typename T1, typename T2 >
4n#M ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.8 2P(}h {
XD!W: uvb return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
]tim,7s }
z{8bvuE KWq+PeB5TS 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:
B?OFe'* o8 IL$: template < typename T1, typename T2 >
WO7z struct result_2
)!3V/`I {
M-$%Rzl_ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
lXx=But } ;
^6jV_QM# sG(~^hJ_ 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?
9Uh"iMB 这个差事就留给了holder自己。
g1;:KzVv zv|2:4H l^!
?@Kg,z template < int Order >
5us:adm[pD class holder;
Z|&MKG24 template <>
^3G{|JB!+ class holder < 1 >
kYM~d07 V {
|O{m2Fi public :
272q1~& template < typename T >
F6LH $C struct result_1
-zCH**y%1 {
w0[6t#$F typedef T & result;
ZFA`s
qT } ;
*2ZjE!A template < typename T1, typename T2 >
N&.H|5 struct result_2
`:ArT}F {
$r^GE typedef T1 & result;
On8v//=& } ;
"x#-sZ= template < typename T >
+UC G0D typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
'<gI8W</ {
raW>xOivR return (T & )r;
g!|=%(G= }
k
9_`(nx template < typename T1, typename T2 >
$CRm3#+
~ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
<KJ/<0l {
el&0}`K return (T1 & )r1;
{IjF+@I }
bc7/V#W } ;
3BzNi' !-g{[19\ template <>
]dF
,:8 class holder < 2 >
9G9t" { {
*-#&K\ public :
Ij 79~pn template < typename T >
rExnxQ<e struct result_1
-fM1nH& {
b\ X@gq
typedef T & result;
_1!7V3|^ } ;
xn?a. 3b' template < typename T1, typename T2 >
m1j*mtu struct result_2
QpF;:YX^3 {
vXev$x=w- typedef T2 & result;
DMs,y{v } ;
FX;QG94! template < typename T >
O5!7'RZ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
_;W.q7b] {
{k(g]#pP return (T & )r;
E}%B;"b/Tj }
{Je[ZQ$ template < typename T1, typename T2 >
?)/#+[xa typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
W= ig.- {
O8f?; ] return (T2 & )r2;
m\;R2"H% }
M+-*QyCFK } ;
&C:IX\ QfmJn(( ?K1/ <PE+ 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> >。
B[qzUD*P_n 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
.[YuRLGz 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
]GUvV&6@( ''|W9! return l(i, j) = r(i, j);
f<GhkDPm>? 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
;[(oaK@+n y$;/Vm_' return ( int & )i;
[]D&bYpv return ( int & )j;
t1]K<>g 最后执行i = j;
md+nj{Ib 可见,参数被正确的选择了。
=-tw5],
L 3\AU 72- '-wj9OU p$O.>
[ 3N8t`N 八. 中期总结
zh%#Y_[R 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:
PoNi"Pv 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
9q)Kfz 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
CZ8KEBl 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
rDl*d`He! qjwxhabc /{Is0+) ag;Q F qjc8fP2 Nv$R\' 3 九. 简化
85>05? 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。
.GbX]?dN 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
GXcJ< v 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:
eJ,/:=QQ{ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
r=Gks=NX" +-*/&|^等
oL-]3TY~ 2. 返回引用。
Y=%tn8< =,各种复合赋值等
iky|Tp 3. 返回固定类型。
w?3p';C 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
PYiU_ 4. 原样返回。
md=TjMaY operator,
JELTo u 5. 返回解引用的类型。
zofa-7'Bn operator*(单目)
toLV4BtIG 6. 返回地址。
#||}R[~P" operator&(单目)
:1 ^LsLr5 7. 下表访问返回类型。
><RpEnWZ< operator[]
G, 44va 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
p5Z"|\ operator<<和operator>>
X1,I GC<l#3+ 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。
XND|h#i8 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
PvzcEV 9Q.rMs>qj template < typename Left >
S
O4u9V struct value_return
dW)B1iUo! {
2$9odD<r template < typename T >
F7A=GF' struct result_1
ZLc -RM {
%}[i'rT> typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
A mvEf } ;
}\hVy(\c 6wPaJbRtaM template < typename T1, typename T2 >
EH$1fvE struct result_2
tW.9yII {
26e]`]!SU typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
UG'Q]S#! } ;
i% w3 /m } ;
8k2?}/+ F7
5#* ?e`^P 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
l#m#c6;= vV6<^W:9F 下面我们来剥离functor中的operator()
Sw:7pByjI 首先operator里面的代码全是下面的形式:
&[_g6OL Jk&3%^P{m return l(t) op r(t)
G"klu return l(t1, t2) op r(t1, t2)
grS:j+_M2m return op l(t)
y.anl return op l(t1, t2)
I+BHstF5um return l(t) op
Bu#E9hJFvA return l(t1, t2) op
U GD2
return l(t)[r(t)]
>d*iD return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
^b/ Z)3 +Um( 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:
*e<[SZzYZ 单目: return f(l(t), r(t));
//*fSF return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
T{Gj+7bQ~ 双目: return f(l(t));
!_"@^?,q return f(l(t1, t2));
9l|@v=gw. 下面就是f的实现,以operator/为例
6TYY
UM"& b $'FvZbk struct meta_divide
7OC#8, {
8R2QZXJb- template < typename T1, typename T2 >
>5_2_Y$" static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
"/)#O~ {
Diy8gt return t1 / t2;
ztnFhJ<a$ }
MPCBT!o4Z } ;
}d&_q7L@@6 VE#Wb7 这个工作可以让宏来做:
uvMy^_}L O|\J}rm' #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
c$ao:nP)D template < typename T1, typename T2 > \
^2+yHw static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
p%#<D9S 以后可以直接用
FFV `P DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
U}& 2k 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
1jCLO} (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。。。)
/rMI"khB t'?.8}?)I& PjZvQ\Z 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
?<V?wsp b$4"i XSQ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
XnDUa3 class unary_op : public Rettype
K:!"+q {
~kQA7;`j$ Left l;
N2B|SO'' public :
'U1R\86M unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ADS9DiX/ OSlvwH%(EE template < typename T >
M}d_I+ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%Qc La// {
Hcl(3>Jn2 return FuncType::execute(l(t));
K$>%e36Cc }
->sm+H-* ?sab*$wG template < typename T1, typename T2 >
4
K!JQ|9 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
oT^{b\XN {
LISM ngQ. return FuncType::execute(l(t1, t2));
./,/y"x }
lm!.W5-l } ;
mZk]l5Lc ,ek_R)&[o D6%J\C13` 同样还可以申明一个binary_op
c0PIc^R(@ |*:'TKzNS template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
TX$r`~ class binary_op : public Rettype
JM=JH
51` {
GYJ80k| Left l;
MJOz.=CbhR Right r;
;hYS6 public :
cU;iUf binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
}M1`di4e '3_]Gu-D template < typename T >
>Nvjl~o5 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
J]v%q," {
aIJt0; return FuncType::execute(l(t), r(t));
~5_Ad\n9 }
pv*,gSS Y'yH;Mz template < typename T1, typename T2 >
DKne'3pH typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
TFH \K{DM {
mk1bcK9 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
SNfr"2c'h~ }
Px$/ _`H } ;
0TCBQ~ " {aY%gk?y#> GKOD/, 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
ugo.@
比如要支持操作符operator+,则需要写一行
b6}H$Sx~ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
t?q@H8 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
h?rp|uPQ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
'h/C oTk@, 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
ad.3A{ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
=x!2Ak/) 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
.uuO>: 下面是修改过的unary_op
4xk|F'6K uv=.2U46 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
}E0,z class unary_op
.Si,dc\ {
*FC=X) _&W Left l;
P\w\N2 NPCs('cd>? public :
"l*Pd$sr fF?z| unary_op( const Left & l) : l(l) {}
N"8_S0=pw )^m%i]L_ template < typename T >
aa?w:3 struct result_1
bu
|a0h7e {
MNC*Glj= typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
0uWR<,] } ;
3{""58 ,8:(OB|a template < typename T1, typename T2 >
_z'u pb& struct result_2
i
7_ _ {
/e7O$L)
typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^.#jF#u~ } ;
J/\V%~
1F fIj|4a+ template < typename T1, typename T2 >
nN*w~f" typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{k>Ca {
PE~G=1x3 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
>H'4{| }
{7 $c8i WKT4D}{1 template < typename T >
`wus\&!W typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3D`YZ#M {
l%?T2Fm3> return OpClass::execute(lt(t));
3|1ilP }
w9NHk~LHKF ux_Mrh' } ;
?**+e%$$ eln&]d; 7]9
a< 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
]<H&+ &! 好啦,现在才真正完美了。
Ko;{I?c 现在在picker里面就可以这么添加了:
}D7I3]2> b+@JY2dvj template < typename Right >
0|$v-`P$ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
CPP`
qt%f {
nyBJb(5"B return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
c/zJv*}x? }
WpF2)R}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。
pcYG~pZ9 c%&:6QniZ !'mq ?C= _acE:H I
6<*X 十. bind
UG2nX3? 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。
p /#$io 先来分析一下一段例子
Rniq(FAx NbC@z9Q #Yr9AVr}K int foo( int x, int y) { return x - y;}
T2SP
W@#Z3 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
4T!+D bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
h<Ft_#|o[ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
HvM)e.! 我们来写个简单的。
U}MXT<6 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
^;/b+ /B0 对于函数对象类的版本:
sB^<6W!`( TYJ:! template < typename Func >
3~}uqaGt struct functor_trait
T{Sb^-H#X {
/RHo1 typedef typename Func::result_type result_type;
/[Z,MG } ;
ZHGC6a!a 对于无参数函数的版本:
)=AHf?hn b!sRk@LGZ template < typename Ret >
:lB=Lr) struct functor_trait < Ret ( * )() >
6
G3\=) {
LM7$}#$R typedef Ret result_type;
`FYv3w2 } ;
}z\_;\7 对于单参数函数的版本:
9T|IvQK8 RA G3o- template < typename Ret, typename V1 >
qQ"Fv|]~> struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
1_\;- !t {
!1q 9+e typedef Ret result_type;
E}sO[wNPf } ;
q)Fq
i 对于双参数函数的版本:
e'0{?B Md0sK template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
EmODBTu+ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
hjIT_{mk {
i?fOK_d typedef Ret result_type;
G8r``{C! } ;
$)RNKMZC}A 等等。。。
=,Dqqf 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
WAn~+=Ax B>GE9y5 template < typename Func >
=0G!f$7^i struct func_return
_~*,m#uxJ {
N5i+3& template < typename T >
Dh5X/y struct result_1
AwslWkd= {
\/1<E?Q
f typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Td G!&:> } ;
/c2w/+ _ E I:w
aIr template < typename T1, typename T2 >
'g$(QvGF9 struct result_2
4\6N~P86 {
iVd.f
A typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
(cN}Epi(D } ;
c05 %iv } ;
rk7QZVE R,|d`)T G(~;]xNW+ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
r8,romE$ yQ^($#Yk template < typename Func, typename aPicker >
<o+<H class binder_1
~ug=
{b {
Nkp)Ax& Func fn;
6S+U&Ce\ aPicker pk;
]p;FZ4-T public :
tkXEHsRT 7oq[38zB template < typename T >
'1$!jmY struct result_1
q*2N{ {
RTv
qls typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
lWqrU1Sjl } ;
# g_Bx RB+N
IoQQ| template < typename T1, typename T2 >
hWKJ,r%9; struct result_2
nv0]05.4 {
t`+'r}=d typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
h}]fnA } ;
~M\I;8ne 7DIIx}A binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
jLpc
Zb, de>v template < typename T >
kI:}| _ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2'5 ]~ {
vq!_^F< return fn(pk(t));
4E+hRKuo, }
Op>%?W8/UF template < typename T1, typename T2 >
*P#WDXRwd typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?}m']4p {
Q4*fc^?u return fn(pk(t1, t2));
jq+A-T}@ }
,:`ND28V7 } ;
JB>b`W9 X+~ XJ
bk)g;+@ 一目了然不是么?
'sxNDnGg 最后实现bind
{'AWZ( ;q:jl~ C#H:-Q& template < typename Func, typename aPicker >
i| ZceX/ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
>5j<4ShW {
zcva-ze:; return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
'&sE=. }
#hlCs ^k
Cn*& 2个以上参数的bind可以同理实现。
hAm`NJMSO 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。
I8QjKI ( l983vKr 十一. phoenix
x ul]m*Z Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
IXb}AxBf =&},;VOh for_each(v.begin(), v.end(),
\4AM*lZ (
?_ dIIQ do_
!H2QjW [
eYC ^4g%l( cout << _1 << " , "
o ,xxh ]
h(F<h_ .while_( -- _1),
=i(?deR cout << var( " \n " )
hRq3C1mR )
!wWJ^Oz= );
AQc,>{Lm ?X5]i#j[ 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:
UThB7(O, 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
Nx-uQ^e*1 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
>y}M.Mm 那么我们就照着这个思路来实现吧:
]q6;#EUr? [|lB5gi4t! d oB template < typename Cond, typename Actor >
4&HXkRs: class do_while
b9"jtRTdz {
>/#KI~}'N Cond cd;
_ib"b# Actor act;
#BQ.R, public :
$z$u{ template < typename T >
8kbY+W%n struct result_1
g/&T[FOr {
[y0O{,lI typedef int result_type;
<HRBMSR+ } ;
J-ePE7i o=RM-tR`v do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
T2D<UhP w ~ dk#= template < typename T >
2>\v*adG typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}/,HM9Ke {
*-12VIG'H do
4:7V./" 9 {
iL=
m{ act(t);
[lk'xzE }
"7v-`i while (cd(t));
ZbT/$\0(6 return 0 ;
KE1ao9H8wR }
zh$}~RG[ } ;
l?iSxqdT oxj3[</'k a"av#Y 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
i_kE^SSgm 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。
0I{gJSK., 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。
xP=/N!,# 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。
lKkN_ (/j 下面就是产生这个functor的类:
S2>c#BQ 5VO;s1 .0G6flD template < typename Actor >
fgj^bcp- class do_while_actor
'<R>E:5 {
{} Bf Actor act;
uHIiH@S public :
KIeT!kmDl do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
5*\\J&H b7/AnSR~Jt template < typename Cond >
A!vCb
8(TX picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
+p8BGNW, } ;
P"lBB8\eku ;Efcw[< j,d*?'X 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
hfcIvs/! 最后,是那个do_
Jd,)a#<j f1PN| E`j-6: class do_while_invoker
}YOL"<,:o {
~Z ~v public :
1 ^g
t1o template < typename Actor >
|+U<S~ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
HP.E3yYK {
+Ug/rtK4 return do_while_actor < Actor > (act);
Kd3?I5t }
0Y]0!} } do_;
aS}1Q?cU &t(0E:^TRU 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
# tdf>? 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
^+SkCO 最后来说说怎么处理break和continue
PS
S?|Vk 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。
'O6]0l 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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