一. 什么是Lambda
X >**M 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
IW46-;l7 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,
+`4|,K7' 1ERz:\ +g;G*EP7* vB,N6~r> class filler
6SmSu\lgV {
:[rx|9M6 public :
'X?`+2wK
void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
*rbH|o 8 } ;
#A/jGv^ Gmwn: `rcjZ^n 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:
H;CGLis \}2Wd`kD e (f)?H 6xOR,p>E for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
`?$R_uFh: -R8RAwsLG Md~mI8 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
UxW>hbzr&V r`krv-,O$ %iGME%oXr e9:l 二. 战前分析
`b2I)xC# 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 2$R2, 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
x;SrJVDN SUx0!_f*R bZi>
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
tQ/w\6{ /* --------------------------------------------- */
mI.*b(Irp vector < int *> vp( 10 );
rd"]$_P8O transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
I?PKc'b /* --------------------------------------------- */
GM%|mFqeu sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
z#\Z|OKU /* --------------------------------------------- */
S38D
cWIw int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
G ;z2}Ei /* --------------------------------------------- */
%mq]M for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
e*g; +nz /* --------------------------------------------- */
igp4[Hj for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
]EK"AuEz` '[HFIJ0K! gC3{:MC-G wb{y]~&6K 看了之后,我们可以思考一些问题:
+F/ '+ 1._1, _2是什么?
w&H
?; 1 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。
;?y?s'>t& 2._1 = 1是在做什么?
$a-~ozr`C 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
`KL`^UqR Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
8'?e4;O S)~h|&A( =DtM.oQ> 三. 动工
xJ3#k; 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
^fx9R5E$: E`X+fJx /M#A[tZ3 '*T7tl template < typename T >
[$V_qFv{ class assignment
I8[G!u71)_ {
6zDJdE'Es T value;
C*KRu`t public :
J0>Q+Y assignment( const T & v) : value(v) {}
XGUF9arN template < typename T2 >
hA"N&v~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
o~}q@]] } ;
*R&g'y^d ['c:n? e8[*=& 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
&
IDF9B 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
R=IeAuZR4k w@"|S_E 'rg$%M*( "_(o% \"7 class holder
kL&^/([9 {
G,XFS8{% public :
1
t#Tp$ template < typename T >
k_^d7yH assignment < T > operator = ( const T & t) const
MTF:mLJ {
2x{3' ^+l return assignment < T > (t);
|mKd5[$ }
9]S}m[8k } ;
eF2<L [9 P8TiB 8n'C@#{WV 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:
>i0FGmxH f2d"b+H# static holder _1;
P_qxw-s Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
\n`]QN ")LF;e for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
[pOU!9v4 而不用手动写一个函数对象。
1di?@F2f C ]#R7G ];< [Cln% *mBEF" 四. 问题分析
51rM6
BT 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。
beq)Frn^ 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。
}
HvVL}7 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
r67 3+ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
xWV_Do)z 下面我们可以对这几个问题进行分析。
xi.;`Q^# Bz24U wcZ 五. 问题1:一致性
N.VzA
6C 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?|
L$jRg 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
+ivz pY:xxnE struct holder
bG5c~ {
mp5]=6~:m //
O4}cv template < typename T >
?!
kup T & operator ()( const T & r) const
ly{~X {
+ W +<~E return (T & )r;
Tn-H8;Hg }
=XYfzR } ;
eDy}_By^ UL{Xe&sT 这样的话assignment也必须相应改动:
E(S}c*05O aEgzQono template < typename Left, typename Right >
fCTjTlh class assignment
D}_\oE/n {
bhg"<I Left l;
Oo#wPT;1^( Right r;
#7g~Um%p public :
u{\`*dNx assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
S4tdWA template < typename T2 >
zKI(yC T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
^beW*O! } ;
xxedezNko tBf u{oC 同时,holder的operator=也需要改动:
CqF<
BE ]{;K|rCR- template < typename T >
$y`|zK|G- assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
#_H=pNWe {
20K<}:5t1 return assignment < holder, T > ( * this , t);
H{+U; 6b }
inhb> zB TX 12$p\ 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。
n ,H;PB 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
yJgnw6>r2 ^91k@MC return l(rhs) = r;
L6',s4 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? cRsqf 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
}]f)Fz @ VJr0 template < typename Tp >
0tl class constant_t
*ZY{^f {
K;YK[M1! const Tp t;
=b;v:HC public :
8IVKS> constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
5[I9/4, template < typename T >
aeg5ij-]u@ const Tp & operator ()( const T & r) const
; xs?^N| {
T$k) ^' return t;
!.F`8OD`u }
) .#,1 } ;
(I\aGGW :yO)g]KF 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Q PGssQR6 下面就可以修改holder的operator=了
HeR-;L 6g<JPc template < typename T >
<Q%o}m4Kt assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
lM?P8#3 {
Vg2s~ce{ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
f)*}L? }
S"fnT*:.% _~6AUwM 同时也要修改assignment的operator()
in%+)`'nH7 @P)GDB7A template < typename T2 >
#opFUX- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
lZb1kq%9g 现在代码看起来就很一致了。
.'SM|r$ {U&Mo97rzX 六. 问题2:链式操作
S6Kaw 现在让我们来看看如何处理链式操作。
N>@AsI 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。
F-2HE><+ 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。
Oa*/jZjr 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。
KaO8rwzDN 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
zQ7SiRt7* _a c_8m template < typename T >
Fnr*.k struct result_1
,A_itRHH {
G;,2cu
K typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
'e0qdY` } ;
Mc{1Cdj Th@L68 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:
yzXwxi1# l=kgRh template < typename T >
Dx iCq(; struct ref
0PTB3- {
*USZ2|i typedef T & reference;
RU#Q<QI( } ;
2\m+ template < typename T >
gpO@xk$ struct ref < T &>
!a?o9<V {
3WaYeol` typedef T & reference;
I:='LH, } ;
m3.d!~U\ &oNy~l
o 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
P3(u+UI3 }1'C!]j template < typename T >
a_FJN zL typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
o#E
z_D[ {
.lRO;D return l(t) = r(t);
<udp:s3#T }
5>/,25
99 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。
3wa }p^ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
$zDW)%nAX OHe<U8iu% 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
2D&tDX< _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
q}(UC1| _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
TB1 1crE +5 调用divide的对象返回一个add对象。
{s4:V=J 最后的布局是:
[|uAfp5R Add
u:fiil$ / \
C9({7[k^% Divide 5
hX~IZ((Hi8 / \
#y2="$V _1 3
UB?a-jGZK 似乎一切都解决了?不。
:aco$ZNH5 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。
\'j%q\Bl; 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。
5AQ $xm4 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:
'J+Vw9s7 1<pbO:r template < typename Right >
0Ac]&N d` assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
]vhh* Right & rt) const
O{LWQ"@y {
H@'Y>^z? return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
M="%NxuS }
c5^i5de 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
4B!]%Mw;c 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。
03_tt7 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。
Rl<~:,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。
=3""D{l 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。
#^#N%_8 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?
eEupqOF*:W 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:
R6CxNPRJ JF!!)6!2# template < class Action >
8tLkJOu class picker : public Action
!!dNp5h` {
LV'v7 2yUH public :
Ij/c@#q. picker( const Action & act) : Action(act) {}
P}JA"V& // all the operator overloaded
\)`\F$CF } ;
L}x"U9'C ;k!bv|>n Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
>:h
8T]F 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
rOH8W I)9;4lix template < typename Right >
"7iHTV picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
e2 Ba@e- {
Z}$.Tm return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
T3+hxS }
T? _$ 2"JIlS;J}7 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
ym8\q:N(R 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-pkV c:hOQZ template < typename T > struct picker_maker
lv,8NmP5 {
x)nBy)< typedef picker < constant_t < T > > result;
lOcvRF } ;
pOGVD template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Y
KeOH {
i%v^Zg&FU typedef picker < T > result;
R&=Y7MfZ } ;
44($a9oa2 !j(v-pQf" 下面总的结构就有了:
!9OAMHa*9 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
My
Af~&Y+ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
,7k)cNstW picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
;]+kC 至此链式操作完美实现。
NuW9.6$Jrf 2}'&38wMT RhXX/HFk 七. 问题3
+
ECV|mkk 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。
.K;*uq:0 \d%&_rp template < typename T1, typename T2 >
` _[\j] ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Fl^.J<Dz {
!Kd/
lDY return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
*+lnAxRa? }
`L7 cS l,-smK69
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:
enK4`+.7 pA"pt~6 template < typename T1, typename T2 >
rh/3N8[6 struct result_2
XNd:x{ {
%nVnK6[sox typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
H\8.T:> } ;
4- N># I)O%D3wfMW 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?
)"=BbMfhu 这个差事就留给了holder自己。
:G,GHU'/78 H[fD
> u;J9aKD template < int Order >
R~[
u|EC} class holder;
,|?B5n& template <>
^L<1S/~) class holder < 1 >
L&q~5 9 {
ps_CQh0 public :
ib*$3Fn~ template < typename T >
5"]PwC struct result_1
~+V]MT {
SL>>]A,E<` typedef T & result;
>c8zMd } ;
VBBqoyP
h template < typename T1, typename T2 >
"?}QwtUW struct result_2
GVCyVt[!- {
Et# }XVCJ typedef T1 & result;
|`E\$|\p } ;
ir3iW*5k template < typename T >
Jel%1'Dc^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1h"0B {
jQ1~B1( return (T & )r;
~ m,z| }
z| i$eF;x3 template < typename T1, typename T2 >
HC+(FymV typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$BkdC'D {
,dK% [ return (T1 & )r1;
G2
xYa$&][ }
E!C~*l]wJx } ;
f.Q?-M 0'c<EJ template <>
=HYMX"s class holder < 2 >
,t(y~Z
wJ {
rQ@,Y" public :
|o|0qG@g template < typename T >
,r:.
3. struct result_1
([`-*Hy {
W5EB+b49KM typedef T & result;
,`S"nq } ;
w'?uJW template < typename T1, typename T2 >
HaJD2wvr struct result_2
w9H%u0V? {
3Akb|r typedef T2 & result;
'?wv::t } ;
2gg5:9 template < typename T >
-QI1>7sl typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
nke[}Hqf {
}eULcgRG return (T & )r;
/XtxgO\T. }
xAon:58m{ template < typename T1, typename T2 >
*`=V"nXw$| typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+.b~2K1 {
gj$gqO`B return (T2 & )r2;
PHT;%;m= }
!@p@u;djJ } ;
[ wr0TbtV Xp4pN{h e rqT@i(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> >。
#eR*|W7o 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
_lu.@IX- 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
GriL< =?t `cMa Fc-y/ return l(i, j) = r(i, j);
^A;v|U 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
d=Q0/sI& L`yS' return ( int & )i;
rR^VW^|f return ( int & )j;
3#^xxEu 最后执行i = j;
k0{Mq<V*% 可见,参数被正确的选择了。
.' 3;Z'%"g hXmW,+1 rnEWTk7& :M'3U g$t y~]>J^ 八. 中期总结
L#m1!+J 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:
N r
uXXd 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
[1G4he% 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
DLJu%5F 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Pdrz lu \; $j
"i& !!DHfAV] Ko kmylHu ,^`+mP =cX&H 九. 简化
oju4.1 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
P0 hC4Sxf 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
GyRU/0'BME 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
!C&}e8M|eX 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
l2X'4_d +-*/&|^等
]* ': 2. 返回引用。
EX|Wd|aK =,各种复合赋值等
B
,e3r 3. 返回固定类型。
AdKv!Ta5b 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
1`X{$mxw 4. 原样返回。
QE m6#y operator,
6psK2d0 5. 返回解引用的类型。
}gGcYRT operator*(单目)
"N D1$l 6. 返回地址。
vsRn\Y operator&(单目)
_~-VH&g0R 7. 下表访问返回类型。
P9SyQbcK operator[]
5ju\!Re3X 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
9p9:nx\ operator<<和operator>>
[
!].G=8 = 0Z}s 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。
j2k,)MHu!x 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
<x53b/ft R*'rg-d template < typename Left >
[qI, $ + struct value_return
nB`pfg {
~%bz2Pd% template < typename T >
.?@$Rd2@W struct result_1
>E^sZmY[f- {
6Y`eYp5A typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
?qO_t;:0> } ;
.Q>.|mu 18zv]v
% template < typename T1, typename T2 >
HX7"w
struct result_2
!w(J]< {
UQ}[2x(Kb typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
+%UfnbZ } ;
;vy" i } ;
"fU=W|lY wJNiw)C >DP9S@W 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Uz} #. p$`71w)'[ 下面我们来剥离functor中的operator()
O@ F0UM`! 首先operator里面的代码全是下面的形式:
RpOGY{[)[ &z+nNkr?yN return l(t) op r(t)
[U5[;BNRD return l(t1, t2) op r(t1, t2)
6c$ so return op l(t)
zogw1g&C return op l(t1, t2)
wDVKp[' return l(t) op
a`
s2 z return l(t1, t2) op
idPx!
fe return l(t)[r(t)]
?\"GT] 5D return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
:k*'MU} ]bLI!2Kr 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:
/Nt#|C> 单目: return f(l(t), r(t));
`*g(_EZsS return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Qz=F
nR 双目: return f(l(t));
ePv3M&\J return f(l(t1, t2));
?x1sm"]p' 下面就是f的实现,以operator/为例
Z-z^0QO z$4g9 struct meta_divide
z6)b XL[f {
j)xRzImu template < typename T1, typename T2 >
=.a} static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
]Wr2I M {
2[
=
=
return t1 / t2;
b+Sq[ }
q!iTDg*$ } ;
d9e_slx "jV:L 这个工作可以让宏来做:
ndg1E;> bi/ AQ^ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
`yF6-F template < typename T1, typename T2 > \
h K;9XJAf static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
K</EVt,U~ 以后可以直接用
2^ uP[ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
~wYGTm=(n 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
IUf&*'_ (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。。。)
_|+}4 ap #O 2g]YH J;HYGu: 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
$ix:S$ 3PkVMX template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
B|d-3\sn class unary_op : public Rettype
!]f80z {
MrjgV+P}[ Left l;
@};
vl public :
]#k=VKdV unary_op( const Left & l) : l(l) {}
{E=BFs ^AhV1rBB template < typename T >
x{DTVa
6y2 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3JYhF)G {
7N:3 return FuncType::execute(l(t));
%_Q+@9 }
5
w-Pq&q Nk63F&J7e template < typename T1, typename T2 >
M$u.lI typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
H 48YX(HI {
f/7on|bv return FuncType::execute(l(t1, t2));
,J6t
1V }
T.(C`/VM } ;
8:t!m>(* lA{JpH_Y8s UuS6y9@v 同样还可以申明一个binary_op
a =
*' Y`N w E template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
+D+v j|fn class binary_op : public Rettype
S>Z07d6 & {
~nJ"#Q_T Left l;
vh"wXu Right r;
&|-jU+r}B public :
t|urvoz binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
R ;k1(p {S@gjMuN template < typename T >
23d*;ri5 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T mK[^ {
xX?9e3( return FuncType::execute(l(t), r(t));
G%A!yV }
D\^mh{q( CKnPMvmz template < typename T1, typename T2 >
YEa<zhO8 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;il+C!6zpf {
mEmgr(W return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
0.\}D:x(z }
<a&w$Zc/ } ;
`_()|; !y :d6]rOpX D GL=\ 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
y@@h )P# 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
IyEfisOK? DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
An_3DrUFV_ 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。
Aj8zFt] 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
\JC_"gqt 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。。。
c|@OD3w2lM 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
EQe$~}[ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
ZkWMo=vL 下面是修改过的unary_op
-_xTs(;|8 6?ky~CV template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
N1}r%!jk/ class unary_op
l,6' S8= {
v^J']p Left l;
HVdB*QEH 6i;q=N$' public :
bk0<i*ju7( ZA&bp{}D unary_op( const Left & l) : l(l) {}
L#?mPF
iSX HMp4V template < typename T >
qm<-(Qc(W struct result_1
?\I@w4 {
7^V`B^Vu typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Sz:PeUr9h } ;
/U,(u9bq yf[1?{iVo template < typename T1, typename T2 >
>7)QdaB struct result_2
V["'eJA,, {
-'}#j\ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Em4'b1mDX% } ;
mo9(2@~< $> ;| template < typename T1, typename T2 >
s1R#X~d typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
39m8iI%w[
{
/l$fQ:l return OpClass::execute(lt(t1, t2));
mG1!~}[ }
GPizR|}h ~$ Po3]{s template < typename T >
E^Ch;)j| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
fu{v(^ {
KzX)6|g{" return OpClass::execute(lt(t));
k{'<J(Hb }
LN)yQ- ~c55LlO> } ;
~Y{]yBGoF Lr20xm {3SK|J` 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
Q,:h`%V 好啦,现在才真正完美了。
-]-0]*oAp 现在在picker里面就可以这么添加了:
#V)l> W9{;HGWS template < typename Right >
)y6 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
}O+S}Hbwy {
:#\jx
return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Vx:uqzw# }
mE=Tj%+x 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。
2"k|IHs1 H@1qU|4 -GCU6U| @My
RcC oCLM'\ 十. bind
V)4?y9xZv 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。
\ KsKb0sM 先来分析一下一段例子
eA3NyL l: kW| B
qINU int foo( int x, int y) { return x - y;}
w11L@t[5W8 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
CKSs(-hkJ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
ks69Z|D 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。
1d842pt 我们来写个简单的。
<;@E
.I\N 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
[h_d1\ Cr 对于函数对象类的版本:
i-#D c(9 -;;m/QM template < typename Func >
m&#D ~ struct functor_trait
xIV#}z0 {
Q/J <$W*, typedef typename Func::result_type result_type;
mwn$ey&QE } ;
&4%78K\ 对于无参数函数的版本:
Z2-tDp(I &_s^C?x template < typename Ret >
6(7dr?^eGT struct functor_trait < Ret ( * )() >
;mr*$Iu 7| {
>L8 &6aU typedef Ret result_type;
N/b$S@ } ;
~eS/gF? 对于单参数函数的版本:
a2]>R<M ILiOEwHS7F template < typename Ret, typename V1 >
>)Bv>HM struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
t?b@l<,s {
<[T{q
|* typedef Ret result_type;
{d0
rUHP } ;
I)9, 对于双参数函数的版本:
VV#'d #)i+'L8 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
'
QjJ^3A struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
#s#BYbF {
*5 \'$;Rg typedef Ret result_type;
B/mfm 7 } ;
D(Q]ddUi' 等等。。。
naA8RD5/ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
sO!m,pK( |9BX
~`{ template < typename Func >
c>T)Rc struct func_return
LF)wn-C} {
0bD\`Jiv, template < typename T >
] yWywa\ struct result_1
D{qr N6g# {
ZN&9qw* typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
A;6ew4 } ;
) 3V1aC XeslOsHh template < typename T1, typename T2 >
^; }Y ZBy struct result_2
gKmF#Z"\ {
W^c /l*>v typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
*.VNyay } ;
2S4SG\ } ;
Q.'2v%i t!u>l dB QCr{7 最后一个单参数binder就很容易写出来了
)c 79&S yMmUOIxk\ template < typename Func, typename aPicker >
+D[C.is>]} class binder_1
5`lVC$cP {
0zsmZ]b5E Func fn;
obv_?i1 aPicker pk;
(yeWArQ public :
]US!3R^ AM#s2.@ template < typename T >
+tG' struct result_1
\.GA"_y {
1=z\,~b typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
CL?=j| Ea } ;
&Z9rQH81f> '$z@40u template < typename T1, typename T2 >
FBOgaI83G struct result_2
rd24R-6 {
8o).q}>& typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
<K>qK]|C } ;
G_WHW(8 W@%g_V}C* binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
T{N8 K K _Kh8
<$h template < typename T >
mtw{7E typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r
Cz,XYV {
tWQ$`<h return fn(pk(t));
Qw"%Xk }
(.wR!l#! template < typename T1, typename T2 >
\NKw,`/ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Q)8I(* {
H:WuMw D4 return fn(pk(t1, t2));
{h.j6 }
dYlVJ_0Zr } ;
<^942y-= 9T1-{s
R 3;!!`R>e 一目了然不是么?
MOi1+`kwh 最后实现bind
:2XX~| r]aI=w<(f WD*z..` template < typename Func, typename aPicker >
WY5HmNX3E picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
i'1MZ%. {
I=
cayR return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
PIoBK CJ }
sWKdqs -[h|*G.J 2个以上参数的bind可以同理实现。
M=4b 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。
TZ}y%iU:mB ,,Ivey!kL 十一. phoenix
YOA)paq+ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
i.KRw6 Qv]rj]% for_each(v.begin(), v.end(),
hDBo
XIK (
QR<<O do_
9ESV[ [
.&8a ;Q?c cout << _1 << " , "
$ERiBALN: ]
|8)\8b|VuC .while_( -- _1),
IP)%y%ycw cout << var( " \n " )
g'2;/// )
F%O+w;J4 );
<,U$Y> mHH>qW{` 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:
.*J /F$ 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
PR,8c operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
%J9+`uSl 那么我们就照着这个思路来实现吧:
.S* sGauM C9,Uwz<!] M~+DxnJ= template < typename Cond, typename Actor >
][YC.J class do_while
CW.T`F {
!;${2 Q Cond cd;
ocZ^rqo2w Actor act;
[N<rPHT public :
+c__U
Qx template < typename T >
L@ejFXQg struct result_1
\Xr*1DI< {
>t%@)]*N typedef int result_type;
[ A 7{}
} ;
~)6EH`- _g'x=VJF do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
A\13*4:;l +wI<w|! template < typename T >
'q@vTM'- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
rD9:4W`^ {
|.-Muv do
;krIuk- {
h
R6Pj"@0 act(t);
Ry? f; s }
~mv5{C while (cd(t));
N:Ir63X*# return 0 ;
P.mlk>r }
k^zU; } ;
^uPg71r: WF2t{<]^e Dt iM}=: 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
0]^gT' 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
Vjd>j; H 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Tk`|{Ph0 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
vcaPd}nf 下面就是产生这个functor的类:
`}rk1rl6 K6|R ;r5e{ 8NTE`l=>/ template < typename Actor >
Qd>\{$N class do_while_actor
,lFp4 C {
ud"Kko Rt Actor act;
=1<v1s|)q public :
wxT(ktE do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
QV4FA&f& 4=N(@mS template < typename Cond >
py'xBi6}v picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
)t CNp } ;
g${k8.TV L^bX[.uZw rZE+B25T~ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Lu5X~6j"$ 最后,是那个do_
3e1P!^'\ w"?RbA LC\U6J't1 class do_while_invoker
Z9Z\2t {
MIb[}w= public :
<d >!% template < typename Actor >
QX-n l~ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
ru4M=D {
M+:9U&>
return do_while_actor < Actor > (act);
)ybF@emc }
~R50-O } do_;
z\woTL6D] {Byh:-e< 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
6RDy2JAOP 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
yT~x7, 最后来说说怎么处理break和continue
ExeZj8U 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。
E=`/}2 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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