一. 什么是Lambda
LXrk5>9 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
f qWme:x 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,
l>s@&%;Mg s)-bOZi sVmqx^- TEj"G7]1$A class filler
ph!h8@e {
>nvK{6xR: public :
eIlovq/X void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
unz~vG1Tn } ;
<KCyXU* D88IU9V&n u%"5<ll 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
*a{WJbau] SXJjagAoML _;S~nn #a
tL2(wJ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
b^}U^2S% %i?v)EW @ uQ *$ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
m&(qr5>b dShGIH? cdSgb3B0 Up_"qD6 二. 战前分析
{/aHZ<I&^h 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。
UL%a^' hR 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
m$pRA0s2` QJjk#*?,| @" umY-1f for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^7;s4q /* --------------------------------------------- */
;$4&Qp:# vector < int *> vp( 10 );
x1E;dbOZ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
{[L('MH2| /* --------------------------------------------- */
yq^Ma sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
HTvUt*U1 /* --------------------------------------------- */
s2 :Vm\ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
YV@efPy}n /* --------------------------------------------- */
%yk_(3a for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
/m 7~-~$V /* --------------------------------------------- */
#reW)P> for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
b>k2@ b`=g#B| G|8>Q3D 'U0W 看了之后,我们可以思考一些问题:
X|ZAC!J5> 1._1, _2是什么?
9tVV?Q@) 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。
8]R{5RGy 2._1 = 1是在做什么?
W}MN-0 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。
]6A wd A 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。
WY!4^<|w" <1<xSr lCl5#L9 三. 动工
U/|JAg# 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
SO[ u4b_"h
uKvdL
" J.M&Vj: D3P/: 4 template < typename T >
Fkq^2o
] class assignment
0(:SEiz6s {
C_8_sbZ/ T value;
e
t@:-} public :
9n;6zVV%` assignment( const T & v) : value(v) {}
W g6H~x template < typename T2 >
Ot:}Ncq^\O T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
VO=Ibu&X } ;
N2duhI6 <'SS IMr ;+6><O!G 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
83gWA>Odh 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
~T-uk Gsb^gd 1;V_E2?V 72yJv=G class holder
NX.5u8Pf {
cBZEyy& public :
-GHd]7n template < typename T >
_6ck@ assignment < T > operator = ( const T & t) const
~&Ne
P {
xdM'v{N#m return assignment < T > (t);
6l;2kztGp }
NlKVl~_ C } ;
ljOY;WV3 *vuI'EbM <p*k-mfr 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:
]S[?tn /w(g:e static holder _1;
ThI}~$Y Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
09jE7g @X} QDJ
"X for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
6uFw+Ya#
而不用手动写一个函数对象。
tkr&Fs"t+ vszm9Qf NLG\*mQ % ym};7'&b 四. 问题分析
Q[rZ1z 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
4^bt~{} 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
Bps%>P~. 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
P@vUQ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
It&CM,=t 下面我们可以对这几个问题进行分析。
D_czUM d-+jb<C& 五. 问题1:一致性
Ue
>]uZ| 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
n{sk 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
6Jb0MX"AVr *?HGi>]\| struct holder
O=RS</01! {
#YE?&5t //
kF~(B]W( template < typename T >
1Ng.Ukb T & operator ()( const T & r) const
u*)/e9C {
W
wPzm?30 return (T & )r;
2WFZ6 }
3rH}/`d4 } ;
L4m Vk X%IqZ{{ 这样的话assignment也必须相应改动:
`M6"=)twu _Ik?WA_; template < typename Left, typename Right >
C:t>u.. class assignment
o&E8<e {
Mp|Jt Left l;
VbvP!<8 Right r;
.c+U=bV- public :
i|1*bZ6' assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
7:)$oH template < typename T2 >
0j-;4>p T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
q'[yYPDX5x } ;
bJ.68643 TSd;L
u%hr 同时,holder的operator=也需要改动:
u $T'#p1
0c:jwtf template < typename T >
FU(s jB assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
[~rBnzb {
kKSn^qL* return assignment < holder, T > ( * this , t);
[hXU$Y>"0 }
|FD-q.AV @7B!(Q 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。
uJHf6Ye 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
&AlX). R*psL&N return l(rhs) = r;
>/F,Z%!&q 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。
O!\\m0\e 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
&mp@;wI6@ v.I>B3bEg template < typename Tp >
,a,coeL class constant_t
;GxKPy {
/7<l`RSr const Tp t;
s5ddGiZnBT public :
8U>f/dxLOO constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
{e8.E<f- template < typename T >
Z:}d\~`x$% const Tp & operator ()( const T & r) const
Rm!Iv&{ {
lGZ^ 8 return t;
m48m5> }
K%A:W } ;
{wx!~K aYQIe7J90J 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
[SJ*ks,] 下面就可以修改holder的operator=了
>*%mJX/F H-o>|C template < typename T >
n-n{+Dl! assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
@(:M?AO9S. {
rOu7r 4 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
jn9KQe\3 }
2!b+}+: t)O$W 同时也要修改assignment的operator()
v(/T<^{cuk .W<yiB}^ template < typename T2 >
EI*B( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
fE;<)tU
现在代码看起来就很一致了。
aoh"<I%]>4 ?E0j)P/
( 六. 问题2:链式操作
T8,?\7)S9 现在让我们来看看如何处理链式操作。
W"_")V=QBz 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。
|Psi?'4 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。
I|*w?i* 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。
1o. O]> 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
YzqUOMAt"V 90oG+T4 template < typename T >
tk@
T-; struct result_1
mX9amS&B$ {
/d*0+m8 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
zU;%s<(p } ;
W *t+!cU/: 6\7bE$K 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
/*)zQ?N 82.::J'e template < typename T >
WleE$ , struct ref
d7.}=E.L {
59;p| typedef T & reference;
7cTDbc!E- } ;
3 xSt -MA template < typename T >
M<R3Jz T struct ref < T &>
1&JPyW {
slC
38 typedef T & reference;
7JvBzD42 } ;
Ib(q9!L B|9)4f&\=R 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
nKI]f`P7 !7C[\No( template < typename T >
LO8`qq*rq typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
o
gec6u} {
v]UT1d=_T return l(t) = r(t);
W rB:)Q(8= }
OPVF)@"ptM 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。
TPjElBh 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
ws1io. $T.u Iq 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
u^HC1r|% _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
dwd5P7
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
5bKBVkJ' +5 调用divide的对象返回一个add对象。
|\/`YRg> 最后的布局是:
s!WGs_1@ Add
?VUU[h8"v5 / \
HSXv_ Divide 5
?A4zIJ\ / \
t1Ty.F)r _1 3
{)V!wSi 似乎一切都解决了?不。
+,7nsWV 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
2/Xro rV 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
BK$cN>J 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:
]ySm|&aU /e/%mo template < typename Right >
>A5*=@7bY? assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
x*H,eY3 Right & rt) const
5;WESk {
onqifQ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
O*Gg57a }
eILdq* 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
!4.VK-a9V% 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。
Qy4eDv5 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。
VQ}N&H)` 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。
2:5Go 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。
[TX1\*W 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?
-!@]z2uU 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=l@(%O 0_ WiU-syNh template < class Action >
Dj9v9 class picker : public Action
hs;YMUA" {
1tZ7%0R\g] public :
> J.q3 picker( const Action & act) : Action(act) {}
hkpS}*L9o // all the operator overloaded
Z= +Tw!wR> } ;
i'cGB5-j h5)4Z^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。
$)YalZ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
r+Pfq[z& fw&cv9X(IU template < typename Right >
(Sv=R(_s picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
*P01 yW0 {
~|Nj+A return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
5)c B\N1u }
/KTWBcs 7 (^HU| Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
m2a[E0 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
Nf5zQ@o_y ([ jm=[E^ template < typename T > struct picker_maker
6:Hd ` {
l5T0x=y9! typedef picker < constant_t < T > > result;
aCRiW;+' } ;
]\1H=g%Ou template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
iBPIj;, {
^:^ typedef picker < T > result;
lyS`X } ;
q>6RO2, +M
(\R?@gr 下面总的结构就有了:
f!*b8ND^R
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
9'Y~! vY picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
Q$W0>bUP picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
R,/?p 至此链式操作完美实现。
AShJtxxa rOB-2@- H]Q Z4( 七. 问题3
;or(:Yoc- 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。
[Zl k _hiGg template < typename T1, typename T2 >
O:RPH{D ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
95aa {
]~87v return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
4CS9vv)9R }
w]UYD;f CY0|.x 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&3
]%urL "}Ch2K template < typename T1, typename T2 >
z*l3O~mZ struct result_2
]o_Z3xXUa {
85m[^WGyh typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
wtetB')yD } ;
HW"|Hm$Y( D.j'n-yw 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
NM/?jF@j* 这个差事就留给了holder自己。
4s^5t6 wS <d8gw s,"<+80% template < int Order >
"dXRUg" class holder;
%(Nu"3|$K= template <>
fr;>`u[; class holder < 1 >
+e`f|OQ {
n(/(F` public :
c\-5vw||b template < typename T >
0V"r$7(} struct result_1
Av^{$9yl {
a:Y6yg%1> typedef T & result;
J i :2P* } ;
IwKhun template < typename T1, typename T2 >
1<fS&)^W struct result_2
-f#0$Z/0 {
7UejK r typedef T1 & result;
{xW?v; } ;
>zFe) template < typename T >
&&xBq? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
G6w&C^J*8> {
3DV'; return (T & )r;
EQSOEf[ }
dD?1te template < typename T1, typename T2 >
]U!vZY@\ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
=zDU!< U {
>E|@3g
+2 return (T1 & )r1;
hF s:9 }
WW{5[;LYiB } ;
K:Wxx" m vO!Y template <>
x9Fga _ class holder < 2 >
"=@b>d6U+ {
mTz %;+|L public :
9W:oo:dK F template < typename T >
NeAkJG=< struct result_1
B]L5K~d {
KtchKpv typedef T & result;
8W#/=Xh? } ;
n1m[7s.[& template < typename T1, typename T2 >
hEi]-N\X struct result_2
eqU2>bIf {
'MRvH
lCM typedef T2 & result;
_ui03veA1 } ;
M$~3`n*^ template < typename T >
FRd!UqMXY typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
V>ML-s9 {
k!3X4;F!_ return (T & )r;
G3'>KMa. }
[bk2RaX:i template < typename T1, typename T2 >
u?5d%]* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
{STOWuY {
&E0L7?l return (T2 & )r2;
N-`Vb0;N }
Zu`;
S#Y } ;
6zh<PETa03 Hy^Em 2+zE|I. 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
Rt:k4Q 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
XI:8_F;Q 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
tvXoF;Yq 4
AZ~<e\ return l(i, j) = r(i, j);
=+5z;3 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
~\kJir 7ksh%eV return ( int & )i;
rCfr&>nn return ( int & )j;
@ODwO;_R5 最后执行i = j;
_a1 =? 可见,参数被正确的选择了。
@)PA9P | ?T=]?[ nv&uhu/q Ck;O59A"&- S$J}>a#Ry 八. 中期总结
(uW/t1 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:
IN=pki|. 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
]@X5'r" 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Y$xO&\&) 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
2{;&c XndGe=O x{4Rm,Dxn >dKK [E/[d rt">xVl Ft%HWGE 九. 简化
j
!^Tw.Ty 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
!Ic;;< 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
S<}2y 9F
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
=B4,H=7Spf 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
1Vq]4_09g1 +-*/&|^等
V.zKjoky@ 2. 返回引用。
}$M 2XF =,各种复合赋值等
",/3PT 3. 返回固定类型。
uC\FW6K=m 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
nk.Y#+1) 4. 原样返回。
Y `4AML operator,
RC7|@a 5. 返回解引用的类型。
+5J "G/f operator*(单目)
jVP70c 6. 返回地址。
n]M1'yU operator&(单目)
[ZwZGAP 7. 下表访问返回类型。
Z(Da?6#1 operator[]
$=dp) 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
@L^Fz$Sx operator<<和operator>>
(<sZ8n=AD csn/h$`-@ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
;>^oe:@ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
p- 5)J& xml@]N*D#E template < typename Left >
4d&#NP struct value_return
qz7:jq3N-{ {
n}== template < typename T >
2
q RXA struct result_1
/lAB {
xe^*\6Y typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
1-Fg_G}|6 } ;
1/&j'B H>r-|*n template < typename T1, typename T2 >
ArEpH"}@ struct result_2
R*y[/Aw {
/;0>*ft4 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
"tark' } ;
)k1,oUx } ;
G225Nz;Y* DG-vTr c>R(Fs|6 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
iF0a
'2tEKVb 下面我们来剥离functor中的operator()
I Q L~I13 首先operator里面的代码全是下面的形式:
>(CoXSV5 n96gDH* return l(t) op r(t)
)eEvyU
return l(t1, t2) op r(t1, t2)
C{Ug ?hVP return op l(t)
5{a(
+' return op l(t1, t2)
9c^EoYpy- return l(t) op
(0Qq rNs return l(t1, t2) op
tb{{oxa,k return l(t)[r(t)]
PPPwDsJ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
hN53= X: w'0M>2 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
0q>lW &J 单目: return f(l(t), r(t));
nc~d*K\! return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
LPn}QzH 双目: return f(l(t));
DG\YZV4 return f(l(t1, t2));
PoJyWC 下面就是f的实现,以operator/为例
+I n"OR% h /QP=Zd struct meta_divide
fti|3c {
;QQ7vo template < typename T1, typename T2 >
m#$za7 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
{Yk20Zn {
&] 6T^. return t1 / t2;
kA;Tr4EA6 }
`_A?a_[* } ;
~ p.W*skD $-?5Q~ 这个工作可以让宏来做:
.b`P! @!/fvP #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
#ljg2:I+ template < typename T1, typename T2 > \
Mgs|*u-5 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
eJGos!>* 以后可以直接用
Ju7C?)x DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
h&M
RQno 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
W7=_u+0d (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
fsc~$^.~\ +4g%?5' nvK7*- 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
ZV]e- -,A5^>}%,Y template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
s|j<b#<xQ class unary_op : public Rettype
j$8|ym^OX {
$`5lvy^ Left l;
EKd3$(^ public :
#G+ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
k?/ v y9 #O9*$eMw template < typename T >
Ym.l@( typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/1W7<']>xV {
|] !o*7"4 return FuncType::execute(l(t));
$#7J\=GZ+ }
k g,ys4 Q P=[ Vw template < typename T1, typename T2 >
{pe7]P? typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mo#0q&ZQ {
:DMHezaU return FuncType::execute(l(t1, t2));
\l]pe|0EW }
$EQT"ZX>%i } ;
(' Ko#3b XiRT|%j g|._n 同样还可以申明一个binary_op
zyZok*s xQ#Akd= template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
uZo`IK J class binary_op : public Rettype
>' ksXA4b {
XewXTd#x Left l;
(~G5t(+ Right r;
1<W4>~,wj public :
jom}_ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
P /c
Q1 >[|GC/C template < typename T >
L}}=yh6r typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
i'W_;Y} {
Y]~ HAv ' return FuncType::execute(l(t), r(t));
%tzN@ }
$u; >hk K0O-WJ template < typename T1, typename T2 >
I|g@W_ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#~H%[s a {
7P/?wv9+n* return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
p^KlH=1n.6 }
0" U5oP[ } ;
,DQGv_ gp~yt0AU MAE7A"la 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
cBz!U8( 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
cWN d<=Jp DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
E-UB -"6 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。
2BoFyL* 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
IajD;V 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。。。
4Qa@` 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Ur'9bl{5 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)
=
n+q_.A 下面是修改过的unary_op
?,ZELpg n |d,F-9iw template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
&`9j)3^J. class unary_op
m b%C}8D {
F&=I7i Left l;
O&`U5w R%>jJ[4\[ public :
oM6j>&$b E]?)FH<oP unary_op( const Left & l) : l(l) {}
vuYO\u+ud JB&G~7Q85 template < typename T >
R[x7QlA; struct result_1
PT3>E5`N u {
OENzG~ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
8';m)Jc } ;
&Fw[YGJayz !\QeBd+ template < typename T1, typename T2 >
IikG/8lP struct result_2
u3U4UK {
Z:K+I+:t typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*i@sUM?K
} ;
z)}3**3'y ov8
ByJc template < typename T1, typename T2 >
>xT^RYS typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]JH64~a {
b)N[[sOt return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Vzpt(_>< }
A?8\Y{FQ wW>zgTG template < typename T >
Dd;Nz typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#e'
}.4cr {
5`
Te\H return OpClass::execute(lt(t));
<N\v)Ug` }
R\o<7g-| |
N0Z-| } ;
S*j6OwZ C<KrMRWh^ |D, +P 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
^Wxad?@ 好啦,现在才真正完美了。
fP.F`V_Y 现在在picker里面就可以这么添加了:
ml \4xp, mM`wITy template < typename Right >
(Qa/EkE^*w picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
nX$XL=6mJ& {
Fx-8M! return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
PaV-F_2 }
EEGy!bff 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。
>3z5ww TMYd47 .e_cgad : %Gt.m )M)7"PC 十. bind
V<Z[ nq 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。
-_`>j~ 先来分析一下一段例子
L!=QR8?@E >JiltF7H0 zN
[2YJ$ int foo( int x, int y) { return x - y;}
rETRTp0HT bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
^tXJj:wtS bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
27;ci:5 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。
OE}*2P/M> 我们来写个简单的。
AhZ8 0! 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
!Q#{o^{Y~ 对于函数对象类的版本:
i&VsW7 V0)fZS@tf template < typename Func >
Th=eNL] struct functor_trait
3YVi"
k?2 {
j?MAED typedef typename Func::result_type result_type;
mauI42 } ;
?Wz8[u 对于无参数函数的版本:
eut-U/3: # fl\ly`_ template < typename Ret >
s0PrbL%_` struct functor_trait < Ret ( * )() >
u,&^&0K, {
WL'P)lI5 typedef Ret result_type;
?mwD*LN3o } ;
at)~]dG 对于单参数函数的版本:
5-M&5f. [i]Ub0Dh7 template < typename Ret, typename V1 >
p`l0?^r
c" struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
E2m8UBS {
~J P=T typedef Ret result_type;
$C `;fA } ;
(;q;E\Ejq 对于双参数函数的版本:
>/8y GBD <kCU@SK template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
2o'Wy struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Ry'= ke {
)BwjZMJ.N typedef Ret result_type;
/AW=5Ck- # } ;
$g
sxO!G 等等。。。
v#!%GEg1r 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
:3I@(k\PY $fzaPD4. template < typename Func >
^_f+15]D struct func_return
"T|PS6R~ {
]bK=FIK2 template < typename T >
}nL7T'$> struct result_1
07[_.i.l {
/bi}'H+# typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
FAj)OTI2S } ;
Dp':oJC eN^qG
42
template < typename T1, typename T2 >
fP.
6HF_p_ struct result_2
>Vwc3d {
]]*7\ :cb typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
oomT)gO 6* } ;
~FN9 [aJF+ } ;
h"/<?3{ o:_Xv.HRZo m5r7 最后一个单参数binder就很容易写出来了
#':fkIYe' , T8>}U( template < typename Func, typename aPicker >
hBBUw0" class binder_1
E/%9jDTQ {
; ShJi Func fn;
9T*v9d aPicker pk;
[m|YWT= public :
LyAn&h} /!3@]xz* template < typename T >
mD^jd+ struct result_1
`pGa~!vl {
<y?r!l=Am typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
:(M(>4t } ;
/,g ,Ch<d DF*:_B) template < typename T1, typename T2 >
~NpA".PB struct result_2
`#;e)1 {
rV T{90, typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
1f":HnLRM } ;
#?/< d%V*|0c) binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
W7 #9jo CD~z=vlK- template < typename T >
AMyIAZnYq) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.P7"e5ge {
pUV/Ul] return fn(pk(t));
YLiSbLz1 }
Lcg)UcB-# template < typename T1, typename T2 >
FXi{87F2 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&i$ldR {
Vv.|br`;} return fn(pk(t1, t2));
x6e}( &p* }
v33dxZ' } ;
xT+zU} z hKT 4 Dw@r{ 一目了然不是么?
U8LtG/ 最后实现bind
woD>!r>) ^]W<X"H+Z S|]X'f template < typename Func, typename aPicker >
9.a3&*tV[ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
3 G`aHTWk {
@jsDq
Ln return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
4:dH] }
LYaZ1* ~1W x= 2个以上参数的bind可以同理实现。
2IKnhBSV3 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。
[g:$K5\64 $0lD>yu 十一. phoenix
FMClSeO7
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
5
({t4dm r?Wk<>%> for_each(v.begin(), v.end(),
1>E<8&2[L (
37|&?|| do_
k|lcc^[0 [
}5}.lJ: cout << _1 << " , "
D-4f > ]
b{]z
wpf .while_( -- _1),
H=Y{rq @ cout << var( " \n " )
Qg[/%$x. )
fDvl/|62{ );
&'}/f5s| 7[5.> h 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:
Y!gCMLL 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
0^RXGN operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
gm[z[~X@ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
D~$r\]av C@L$~iG P)MDPI+~ template < typename Cond, typename Actor >
elFtBnL' class do_while
; o0&`b? {
6Qy@UfB Cond cd;
kAC&S!n Actor act;
lo,$-bJ,<, public :
m/y2WlcRx template < typename T >
NwG= <U* struct result_1
6w(6}m.L^ {
9)gC6IiW typedef int result_type;
UM6(s@$ } ;
Hr]h
Jc Q&eQQ6b^Ih do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
}XSfst5-H ~;&m*2
|V template < typename T >
L>a typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Oms. e {
_cJ2\`M do
ykX/9y+-s {
70;Jl).\{ act(t);
pn.T~"% }
qAS qscO while (cd(t));
uJ5Eka return 0 ;
yA.4G_|I }
D6Goa(!9d } ;
p-zXp K" 3MY(<TGX [h34d5'w 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
n>^Y$yy}! 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
-:Ia^{YN 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
kLni{IYN7 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
Wr3mQU 下面就是产生这个functor的类:
@g$Gti }=6'MjF] |*'cF-lp6v template < typename Actor >
d_)o
class do_while_actor
#P?6@\ {
(h5'9r Actor act;
k25WucQ public :
R&Jm
+3N do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
2GWMlI 3`B6w$z>( template < typename Cond >
#z2rzM@/: picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
"(3BvMA&!9 } ;
k-HCeZ nIoPC[%_
*mBJ?{ ! 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Kny%QBoiw 最后,是那个do_
H):-!?: hMz&JJ&B ;{]8>`im&4 class do_while_invoker
m]1!-`(* {
fPOEVmj< public :
2k+=kt template < typename Actor >
2DUr7rM do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
C#ZhsWS!b {
3y/1!A3 return do_while_actor < Actor > (act);
'xsbm^n6a& }
*$JB`=Q } do_;
|GuKU! j=FMYd8$y 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
A"0wvk)UcY 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Uld_X\;Q4 最后来说说怎么处理break和continue
I'xC+nL@ 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。
.|U4N/XN%q 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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