一. 什么是Lambda
- (WH+ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
[L2+k?
* 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,
w[d8#U =V|jd'iwx <&Xl b0 jUM'f24 class filler
l,hOnpm9 {
U2m#BMV public :
<c[\\
:Hh* void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
N$kxf } ;
F$\Da)Y Y
f!O o ^P@:CBO 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:
'UhHcMh: Fn.JtIu ;+XrCy!.)L J@:Q( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
B?i#m^S 'y;Kj _?H3*!>3 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
2, )>F"R %\
i&g$ ^O*-|ecA
tnobqL' 二. 战前分析
iGSJ\ 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。
dscah0T 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
H2BRId -y|J_;EG )XN%pn for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
-B#1+rUW /* --------------------------------------------- */
U.,S.WP+d vector < int *> vp( 10 );
=_ pSfKR; transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
AwNr}9` /* --------------------------------------------- */
"W"^0To sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
vcdVck@ /* --------------------------------------------- */
" Bx@( int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
GIzB1cl: /* --------------------------------------------- */
Op-z"inw for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
)9"^ D /* --------------------------------------------- */
^'E^*R for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
6}-No W"Y)a|rG% y@7fR9hp< I9zs 看了之后,我们可以思考一些问题:
A]!0Z:{h% 1._1, _2是什么?
9oJM?&i 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。
s0dP3tz> 2._1 = 1是在做什么?
,Tr&`2w 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。
3`yO&upk 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。
kyAN O xH\\#4/ 0\XWdTj{ 三. 动工
2>9\o]ac4 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
F}So=Jz9h ]6B9\C.2-_ b_RO%L:"yL t9U6\ru template < typename T >
V?S}%-a class assignment
je^VJ&ac {
syBpF:`-W T value;
1<'z)r4 public :
D/Ki^E assignment( const T & v) : value(v) {}
/al56n template < typename T2 >
FTCIfW T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
:Q DkaA } ;
AuQ|CXG-\ 4Y?2u 5kw
K% 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Gw3+TvwU+Q 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
QIMd`c S'34](9n6 Y"bm4&' B-N//ef} class holder
8c.>6
Hy {
sPi public :
IrL7%? template < typename T >
'Hx#DhiFz assignment < T > operator = ( const T & t) const
Q,5PscE6&k {
_C5i\Y) return assignment < T > (t);
\)/qCeiZ }
e#Ao]gc } ;
jdG2u
p HSNj c
qCNk 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:
):PN0.H8 xF!IT"5D static holder _1;
wA$7SWC Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
f4 S:L& xcw:H&\w6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Oh1U=V2~ 而不用手动写一个函数对象。
]7_>l> Hj>9 #>b $/"Ymm#"\Y @`KbzN_h/ 四. 问题分析
=hTJp/L 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
#B~;j5 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
W,[ RB 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
HDKF>S_S 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
mbbhz, 下面我们可以对这几个问题进行分析。
5V/&4$.U! Z0Sqw 五. 问题1:一致性
Z~Q5<A9Jz 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?|
t RU/[?! 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
>97YK = CbM~\6R struct holder
NOs00 H {
?MFC(Wsh
//
C'[4jz0xF template < typename T >
{2 q"9Ox" T & operator ()( const T & r) const
[!%5(Ro_ {
(Z>?\iNJ return (T & )r;
mh"PA p }
LAc60^t1 } ;
u_WUJ_ E|;>!MMA; 这样的话assignment也必须相应改动:
S*G^U1Sc+ E|9`J00 template < typename Left, typename Right >
=)+^ y}xb class assignment
gH(#<f@ZI {
uq]=L Left l;
Q<6* UUQm Right r;
+ZjDTTk public :
25Z}.)) assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
W]Xwt'ABz template < typename T2 >
z{3`nd, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
h$`m0-' } ;
I@m(} G_=i#Tu[ 同时,holder的operator=也需要改动:
c=tbl|Cq }5PC53q template < typename T >
'yH assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
&V+_b$ {
$&.(7F^D return assignment < holder, T > ( * this , t);
RDSC @3% }
l7T?Yx j SVVE b6& 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
?wkT=mv 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
G!VEV3zT W>!:K^8] return l(rhs) = r;
dn'|~zf. 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
rEp\ld 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
VOj7Tz9UD \1<aBgKi template < typename Tp >
cPZ\iGy class constant_t
F6~
;f; {
/D9#v1b const Tp t;
wclj9&k public :
k+[oYd constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
rx|
,DI template < typename T >
4j0;okQWV' const Tp & operator ()( const T & r) const
8cZ[Kl% {
FP&Ykx~ return t;
F\&wFA'J }
N>EMVUVS } ;
,k.") j{FRD8]V
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
7)D[ }UXz 下面就可以修改holder的operator=了
GTbV5{Ss sQ\HIU%] template < typename T >
7p'pz8n`X assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
5+{oQs_ {
5xKod0bA return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
pFMJG<W9, }
OD[=fR|cp U&(gNuR>J 同时也要修改assignment的operator()
<
`;Mf>V [}Xw/@Uc; template < typename T2 >
Wx#l}nD T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
? Lxc1 现在代码看起来就很一致了。
Z~(X[Zl
: V G7#C@>Z 六. 问题2:链式操作
vt"bB 现在让我们来看看如何处理链式操作。
bO$KV"*! 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。
xH28\]F5n 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。
<J~6Q 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。
XjzGtZ#6 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
g3'dkS! PfYeV/M| template < typename T >
]4c*Nh%8 struct result_1
"MzBy)4Q {
H;a) `R3 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
D
dwFKc& } ;
*>aVU' @ukL!AV?Y 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:
0 7qjWo/t |Z>}#R!,P template < typename T >
1:7fV@jw struct ref
PY4">~6\i {
OPUrz ?p2C typedef T & reference;
{gEz;:!): } ;
f[NxqNn template < typename T >
G?~Yw'R^8 struct ref < T &>
#Q_Scxf {
!j #8zN typedef T & reference;
u*\QVOF } ;
dw}ge,bBic Tl"r# 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
vfT
@;` iX2exJto template < typename T >
V?T&>s typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
m5J@kE% {
`:ZaT('h return l(t) = r(t);
mV}8s]29 }
;x_T*} CH 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。
to_dNJbv 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
FN26f*/ p;zT #% 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
It'kO jx] _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
YJz06E1 -9 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
H_8PK$c; +5 调用divide的对象返回一个add对象。
WuWOC6^ 最后的布局是:
xG4 C 6s Add
2GigeN|1N / \
:Eg4^,QX Divide 5
[70 _uq / \
5<KBMCn _1 3
b
H5lLcdf 似乎一切都解决了?不。
B|^=2 >8s 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
] -C*d$z 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。
Ea" -n9 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:
iqX%pR~Yo BUI#y `J template < typename Right >
;x|?N* assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
k'"R;^~xg Right & rt) const
W>CG;x{ {
o<s~455m/ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
M_$;"NS+} }
j~in%|^ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
[p0_I7 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。
6m(+X
MS 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。
iH)vLD 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|V&;}K 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。
4e[ 0.2? 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?
_w <6o<@ 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:
'./qBJ $Vs5d=B template < class Action >
8v^AVg class picker : public Action
N#Nc{WU'B {
?$\sMkn public :
PEtr8J$uB picker( const Action & act) : Action(act) {}
5}9rpN{y // all the operator overloaded
Ba%b]vp } ;
`ST;";7! N4yQ,tG>aa Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
LmR OG-9 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
C91'dM R6o07.] template < typename Right >
&oVZ2.O#( picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
k^UrFl {
^D
{v L return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
>I/~)B`jhE }
bC&xN@4 d$MewDWUN Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
\rbvlO?} 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。
pug;1UZ !r*JGv= template < typename T > struct picker_maker
aHles5
{
sPX~>8}|VP typedef picker < constant_t < T > > result;
]INt9Pvqm } ;
2-duzc template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
XPi5E" {
Es:oXA typedef picker < T > result;
P=4o)e7E! } ;
Pf<BQ*n i@YM{FycX 下面总的结构就有了:
@A%\;oo 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。
C !Lu`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。
ARB^] picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
F
n*+uk 至此链式操作完美实现。
h4>q~&Pd ^12}#I <3{>;^|e 七. 问题3
`=W#owAF 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。
x@VZJrQQ OimqP template < typename T1, typename T2 >
wcDb| H& ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`uqsYY`V {
{0} Q5 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
z
2Ao6*% }
vau#?U".}> ^ G>/;mZ 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:
}/-TT0*6j< lHoV>k template < typename T1, typename T2 >
ddeH-Z struct result_2
6:Zd,N= {
X;p4/ *U typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
5sF?0P;ln } ;
8IihG
\ rWzO>v 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?
l*4_
这个差事就留给了holder自己。
kF"G {5 JKYkS*.a} xcu:'7'K[ template < int Order >
#-FfyxQ8ai class holder;
-]vPF| template <>
92Df.xI} class holder < 1 >
<-a6'g2y {
75#&hi/~ public :
T! fF1cpF\ template < typename T >
&H@OLyC struct result_1
/M8&` {
"':u#UdS typedef T & result;
;AK@Kb } ;
g6 T /k7a template < typename T1, typename T2 >
J |TA12s struct result_2
x 3?:"D2 {
El`f>o+EJ typedef T1 & result;
3a]Omuu|= } ;
cv/ template < typename T >
_^pg!j[Fy} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
XDrNc!XN {
C'jE'B5b return (T & )r;
-&\?Q_6 }
`(7HFq<N template < typename T1, typename T2 >
^qlfdf typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
]f"l4ay@M {
/iekww^54 return (T1 & )r1;
L[FNr& }
c|^#v8x^/ } ;
%.*?i9} n9Xs sl0 template <>
Kn<z<>vO class holder < 2 >
F(Iq8DV {
r % ]^( public :
6~j.S
" template < typename T >
27!9LU struct result_1
H6PS7g" {
BVpRkUC" typedef T & result;
L=wg"$ } ;
hhVyz{u template < typename T1, typename T2 >
m;"i4! struct result_2
=9ISsI\Y6 {
H7"m/Bia typedef T2 & result;
<_"^eF+fZ } ;
tu6Q7CjW8 template < typename T >
Q]}aZ4L typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
f}1R,N_fC {
+u:Q+PkM return (T & )r;
,TAzJ }
`II/nv0jn template < typename T1, typename T2 >
L:g!f
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
]M;aVw<! {
tzeS D C return (T2 & )r2;
aN5 w }
9"YOj_z } ;
S%7^7MSqA elBmF#,j7 &_EjP
hZ 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> >。
W 6m
oFn 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
<""
fJ`7 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
aT %A<'O! loLN
~6 return l(i, j) = r(i, j);
L[Dr[ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
FM3DJ?\L- n"1LVJN7 return ( int & )i;
/Af:{|'$% return ( int & )j;
D`bH_1X 最后执行i = j;
q{W@J0U 可见,参数被正确的选择了。
;(0E#hGN :/kz*X=< c?NXX& zl W5$cC[ -nQ :RHnd 八. 中期总结
d|9B3I*I 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:
Lit@ m2{\ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
EfR3$sp 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
V.RG=TVS 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
;@$B{/Q #*[G,s#t^ *k(>Qsb " >~kSe=Hsb4 dX0"h5v1 X=<-rFW 九. 简化
1{sf Dw[s 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。
/OpVr15 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
4q`$nI Bi 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:
(\ze
T5 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
B!=JRfT +-*/&|^等
u*ZRU
4U 2. 返回引用。
fBptjt_ =,各种复合赋值等
,rB"ag ! 3. 返回固定类型。
8jE6zS}m 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
0~{& 4. 原样返回。
l0m\2Ttf operator,
(bIg6_U7\ 5. 返回解引用的类型。
2sJj -3J operator*(单目)
94umk*ib 6. 返回地址。
+@Oo)#V|. operator&(单目)
fXPD^}?Ux4 7. 下表访问返回类型。
D|u! KH operator[]
0{/P1 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
|(E.Sb operator<<和operator>>
jrMY]Ea2` r?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。
8\BCC1K 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
`3Gjj&c %d5;JEgA:g template < typename Left >
i>n.r_!E struct value_return
s^X(G!V{c {
btC0w^5 template < typename T >
f((pRP struct result_1
\(PC#H% {
=dyApR:' typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
tp='PG.6 } ;
+`_I! xhAORhw# template < typename T1, typename T2 >
\4RVJ[2 struct result_2
qV%t[> {
#OKzJ"g typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
edh?I1/ } ;
Hz}6XS@ } ;
AHq;6cG paUlp7x tdTD!' 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
}nDKSC/[V! JfmNI~% 下面我们来剥离functor中的operator()
-uDB#?q:W 首先operator里面的代码全是下面的形式:
D@V1}/$UoN @_tQ:U,v return l(t) op r(t)
h)EHaaf return l(t1, t2) op r(t1, t2)
SCClD6k=V return op l(t)
[b:$sR; return op l(t1, t2)
~RV>V*l return l(t) op
/YbyMj* return l(t1, t2) op
oaI|A^v return l(t)[r(t)]
aI$D
qnF4 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
4~Ptn / g =)Cqjp 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:
ffuV158a& 单目: return f(l(t), r(t));
PQ`p:=~>:i return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
7Vf2Qx1_ 双目: return f(l(t));
TO.71x| return f(l(t1, t2));
H+:SL $+<o 下面就是f的实现,以operator/为例
pu(a&0 03ol!|X"9 struct meta_divide
i<N[s O {
_~aFzM template < typename T1, typename T2 >
I$K? ,
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
[C
PgfVz {
H[ 6L! return t1 / t2;
tn-_3C }
m_Owe/BC#m } ;
pA(B~9 WQ ~429sT( 这个工作可以让宏来做:
<#U9ih
2 sh []OSM #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
`C~RA,M template < typename T1, typename T2 > \
.z/M ( static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
?dJ-g~ 以后可以直接用
{*VCR DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
)J?Nfi% 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
~n:dHK` (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。。。)
[|gh q 2IgTB|2 mE3^5}[> 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
B+G,v:)R6z nezdk=8J/ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
rlEp&"+|M class unary_op : public Rettype
<}~`YU>=v {
!`8WNY?K Left l;
#}50oWE public :
K1rF;7Y6 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
;=IC.<Q<} *Mf; template < typename T >
oVPtA@ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<eU28M?\ {
c+PT"/3 return FuncType::execute(l(t));
>#}MDwKZD }
6fvzTd}, >hcA:\UPk template < typename T1, typename T2 >
VeixwGZ. typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Mg
H,"G {
(?SK< 4! return FuncType::execute(l(t1, t2));
!r:X`~\a }
t.sbfLu } ;
=`f6@4H v\Zni4 tGGv 2TCEy 同样还可以申明一个binary_op
T+z]ztO pK=$)<I"6 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
6"^Yn.
class binary_op : public Rettype
wB6ILTu1 {
ViV"+b#gu Left l;
}."3&u't Right r;
fsU6o4 public :
G%
wVQ|1 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
s hbPy Nz`4q%+ template < typename T >
S<"M5e typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ha l,%W~e {
mQmn &:R return FuncType::execute(l(t), r(t));
!8q+W`{ }
H"|xG;cf z=TaB^-) template < typename T1, typename T2 >
(0s7<&Iu typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
v?zA86d_ {
3L$_OXx return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
("{JNA/ }
%{\|/#>: } ;
k0IW,z% 1:<= zqh0 4`F(RweGx 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
2j_YHv$I 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
ahi lp$v DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
3w9j~s 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。
jEj#|w 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
v. ,|#}0 o 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。。。
>AsD6]
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
)Lht}I ]: 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)
`oP<mLxle 下面是修改过的unary_op
^|^ek :34#z.O template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
;seD{y7! class unary_op
%4#,y(dO {
rj[2XIO Left l;
c|<*w[%C :fI|>I
~ public :
'< ]:su+ zx"'WM* unary_op( const Left & l) : l(l) {}
O$jj& /C(lQs*l template < typename T >
.'o<.\R8 struct result_1
E~?0Yrm F {
"dfq typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
T'9I&h%\ } ;
yX%T-/XJ .<zW(PW template < typename T1, typename T2 >
KK;3<kX struct result_2
'>[l1<d!G {
CW*Kdt typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
]H8CVue } ;
cU8Rm\? }X{#=*$GQ template < typename T1, typename T2 >
HRkO.230
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:5!>h8p; {
Jlw<%}r return OpClass::execute(lt(t1, t2));
9{{QdN8 }
2N_8ahc USz|Rh template < typename T >
;xFx%^M}br typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
32!jF}qpD {
)1Rn;(j9Re return OpClass::execute(lt(t));
QC7Ceeh]4 }
xU$A/!oK Wbo{v r[2+ } ;
ySP1,xq rU?sUm,ch / fBi9=}+ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
q{v:T}Q|A 好啦,现在才真正完美了。
D=}UKd 现在在picker里面就可以这么添加了:
tpe:]T/xh *,$cW,LN template < typename Right >
j^ L"l;m picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
MhMY"bx8 {
)cA#2mlS'1 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
:3`6P:^
}
C/Vs+aW
n 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。
+`pS 7d >]N}3J}47g i0`<`qSQh *0>![v 40TS=evG 十. bind
KL:x!GsV5e 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。
\7W>3 先来分析一下一段例子
%:I\M)t}k ,~^0AtLv eELJDSd
BV int foo( int x, int y) { return x - y;}
[fF0Qa- bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
r':wq bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
gycjIy@t 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。
9kmEg$WM 我们来写个简单的。
0zrgK;9 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
DG&
({vy 对于函数对象类的版本:
w,hl<=:(FB ^mWOQ*zi; template < typename Func >
~WH4D+ struct functor_trait
8:9m< ^4S( {
#+)AIf typedef typename Func::result_type result_type;
I&9_F%rX } ;
"YU<CO;4VV 对于无参数函数的版本:
yuyI)ebC GE;S5X]X template < typename Ret >
H#pl&/+ struct functor_trait < Ret ( * )() >
O
<;Au|>* {
kTQ.7mo/\' typedef Ret result_type;
USgZ%xk2 } ;
up+W[#+ 对于单参数函数的版本:
v+a$Xh3Y~ u{#}Lo>B # template < typename Ret, typename V1 >
e>yPFXSk struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
X}T/6zk {
0k]$ he;h typedef Ret result_type;
`Y HnL4 } ;
*|)a@VL 对于双参数函数的版本:
<A{|=2< !cP2,l'f template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
cj
?aCVa struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
rG7E[kii {
~)5NX
4Po typedef Ret result_type;
8<BYAHY^ } ;
#-76E 等等。。。
vW`Dy8`06 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
5`su^ ,;3#}OGg template < typename Func >
}yQ&[Mt struct func_return
P2y`d9,Q {
l=EnK"aU template < typename T >
K%NNw7\A struct result_1
ZL!,s# {
Ze `=n typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
bf1Tky=/ } ;
;U7o)A; ze* =7 template < typename T1, typename T2 >
=Uy;8et struct result_2
<(YE_<F* {
ZJL8"(/R typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
_v~c3y). } ;
Q;9-aZ.H } ;
C\%T|ZDE tK@|sZ>3\ "*08?KA 最后一个单参数binder就很容易写出来了
%6A."sePO =;9
%Q{ template < typename Func, typename aPicker >
MW^( class binder_1
@Z0?1+k {
A0mj!P 9 Func fn;
GnAG'.t-Z aPicker pk;
m+66x {M2c public :
_=%F6}TE 'gBns template < typename T >
%S$P<nKN5 struct result_1
^HS;\8Xvb {
PE!/ n6 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
b2L9%8h } ;
@#HB6B Uc>kiWW template < typename T1, typename T2 >
!VLk|6mn struct result_2
:/rl \woA> {
VO"/cG;]* typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
6JrwPZB } ;
%"<|u)E o%EzK;Df binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Q{+*F8%8V< .AB n$ml] template < typename T >
W=E+/ZvPt typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kSW=DE|#} {
L{pz)')I return fn(pk(t));
(Dat`: }
3H^0v$S template < typename T1, typename T2 >
F747K);_ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
BZJ\tPSR {
B#Q` !B4v return fn(pk(t1, t2));
ar&j1"" }
}-Ds%L } ;
`efC4#*!! ;2#9q9( J&P{7a 一目了然不是么?
BE0Ov{' 最后实现bind
t`M4@1S"' Cs:?9G 8
x=J&d template < typename Func, typename aPicker >
|Do+=Gr$t@ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
P}`|8b1W {
PL/g@a^tY return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
IOfxx>=3 }
_h6j, ) <QuIX A 2个以上参数的bind可以同理实现。
A&?8 rc 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。
K20,aWBq;3 /gX=79 十一. phoenix
[c^!;YBp) Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
UC
e{V ]T *|gY7Av* for_each(v.begin(), v.end(),
HbI'n,+ (
7`s*
{ do_
<wH"{G3? [
<USK6!-G cout << _1 << " , "
"U"phLX ]
Ie<H4G5Vh .while_( -- _1),
T\ *#9a cout << var( " \n " )
A
".v+ )
bUzo> fm_ );
,59G6o tG7F!um( 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:
6N49q-.Lg 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
DX2_}|$! operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
SD/=e3 那么我们就照着这个思路来实现吧:
#ORZk6e IdS=lN$ 'iM#iA8 template < typename Cond, typename Actor >
"L0Q"t: class do_while
(U{,D1? {
XnwVK Cond cd;
E"O6N.}. Actor act;
AZ9;6Df public :
CL|d> template < typename T >
@~z4GTF9i struct result_1
+P &S0/ {
oSf6J:?*e typedef int result_type;
7z2Q!0Sz } ;
5g q !+k);;.+ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
/Hs\`Kg"! I[6ft_* template < typename T >
w4Uo-zr@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.9u0WP95 {
G$^u2wz. do
dO1h1yJJ {
,Y&7` m act(t);
[59g] ') }
~W2Od2p! while (cd(t));
qyKI.X3n* return 0 ;
<Fi*wV }
yMz dM&a!* } ;
A-eRL` Ueu~803~ s$JO3-) 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
b}3t8?wG& 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。
x
MFo 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。
R0#'t+7^ 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。
o(gV;>I 下面就是产生这个functor的类:
Rb_%vOM cCuK?3V4K =E$B0^_2RC template < typename Actor >
-l~+cI \2 class do_while_actor
9+
A~( {
OJ1MV 7& Actor act;
kXgc'w6EhF public :
=D`:2k~
, do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Lng@'Yr +,_%9v?3 template < typename Cond >
<c&Nm_) picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
$!vK#8-&{ } ;
Ov#G 7a" YmwXA e: eUKl( 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
_l+8[\v 最后,是那个do_
-cWGF Nwg?(h# P&h]uNu class do_while_invoker
Q0%s|8Jc {
HPXJRQBE public :
HF<h-gX template < typename Actor >
z~th{4#E; do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
e!ql8wbp {
LvCX(yjZ* return do_while_actor < Actor > (act);
iEx4va-j }
o;u~Yg } do_;
**.g^Pyc AHU=`z 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
PDS?>Jg( 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
mgTzwE_\ 最后来说说怎么处理break和continue
MnP+L'| 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。
B2Kh~Xd 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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