一. 什么是Lambda
1m'k|Ka 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
"x#-sZ= 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,
nB_?ckj, C>]0YO
k2 xI{)6t$` *zaQx+L class filler
p99] {
$CRm3#+
~ public :
<KJ/<0l void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
;/bewivNJ } ;
7dN*lks G?9"Y% _Ym]Mj' ln 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
zZ:>do\2 q?Cnav`DY gK+4C SDC4L <! for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
R1s`z|? AKY1o.>z x/%aM1"X^ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
1]d!~ ru'F6?d 9-sw!tKx QpF;:YX^3 二. 战前分析
vXev$x=w- 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。
DMs,y{v 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
H(H<z,$}T Oylf<&knF\
M#ZcY for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
u6J8"<
-W /* --------------------------------------------- */
c\/=iVw, vector < int *> vp( 10 );
:vYYfs& transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
seba9y /* --------------------------------------------- */
CYt?,qk-r sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
N'F77
. /* --------------------------------------------- */
t Cw<Ip int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
%3s1z<;R[S /* --------------------------------------------- */
*}Xf!"I#]N for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
:Oy%a'w
/* --------------------------------------------- */
[m->5H for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
SDL7<ZaE Eu0akqZ 'Oxy$U
MO[2~`,Q! 看了之后,我们可以思考一些问题:
q~rEq%tk 1._1, _2是什么?
]yV! 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。
n#mA/H;wV 2._1 = 1是在做什么?
GmK^}=frj 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。
1}"++Z73P 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。
a a<8,; ,t3wp#E2# G%BjhpL 三. 动工
b jy Zk_\ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
GL&y@6 aasoW\UG 5b5x!do |Yx~;q: template < typename T >
-Mip,EO class assignment
P=qa::A {
#OZ>V3k T value;
CZ8KEBl public :
\TIT:1 assignment( const T & v) : value(v) {}
]{!U@b template < typename T2 >
?}qttj T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
'|ad_M } ;
Ig$(3p
2{D{sa 85>05? 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
PYQ;``~x 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
W=lyIb{?^0 q~
tz? T_ Ltv]pH}YN \Bz_p'[G class holder
Y21g{$~Q{ {
`Nv=B1 public :
w}L]X1#sF template < typename T >
%W'v}p assignment < T > operator = ( const T & t) const
^9m\=5d {
-N6f1>}pE return assignment < T > (t);
;
a/X< }
%) /s; Q, } ;
phQUD EJj.1/]|r dMPc:tJT 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:
c>,KZ! {SOr#{1z* static holder _1;
X1,I Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
FO+Zue.RS `-.%^eIp for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
svsq g{9z 而不用手动写一个函数对象。
-#7'r<I9@ ,NOsFO-`< ~Io7] j_/>A=OD 四. 问题分析
Yf:IKY 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。
5c9^-|-T 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。
'>NCMB{* 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
7jxslI&F 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
bW$,?8( 下面我们可以对这几个问题进行分析。
)}g(b= XYjV.j\ 五. 问题1:一致性
H
>j 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?|
+j#+8Ze 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
u&^b~#T UG'Q]S#! struct holder
{mm)ay|M {
[I0:=yJ+ //
C'G/AU template < typename T >
6RG)`bu T & operator ()( const T & r) const
iyA'#bE- {
C\\~E9+ return (T & )r;
:=}BN }
5rwu!Y;7* } ;
-]L6= Hek*R?M| 这样的话assignment也必须相应改动:
0[A[U_b ;"KJ7p template < typename Left, typename Right >
mkMq class assignment
@u.58H& }R {
WeJl4wF Left l;
U GD2
Right r;
>d*iD public :
<S\jpB assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8N!b>?? template < typename T2 >
"
f
<Z=c T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Q8C_9r/:N> } ;
WM
Fb4SUR SlgN&{Bk 同时,holder的operator=也需要改动:
-5
RD)(d 5k!g%sZ template < typename T >
* ;-*x6 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
1uG"f<TsR {
"&%I)e^ return assignment < holder, T > ( * this , t);
0+iu(VbF }
<
nXL ht7l- AK 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。
ATJWO1CtB 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
7[w,:9& } wi;Br[d return l(rhs) = r;
:a^t3s 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。
<_h~w} 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
e63uLWDT :imW\@u template < typename Tp >
j:<n+:HC class constant_t
$()5VMb {
{`J)j6; const Tp t;
Hv!U|L public :
a,xycX:U constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
ks"|}9\%< template < typename T >
S-Wz our, const Tp & operator ()( const T & r) const
0M*Z'n
+ {
rw: c return t;
$RYa6"` }
FR$:" } ;
W6f/T3 .}^g!jm~h 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
ao%NK<Lt 下面就可以修改holder的operator=了
8?J&`e/ ZU85P0 template < typename T >
V}bjK8$$ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
4\y/'`xm)6 {
2w59^"<, return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
mlixIW2 }
E7NV ^4h }0eF~>Df 同时也要修改assignment的operator()
esHg'8?U 0F]>Jby template < typename T2 >
)+l\w3^6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
nKS7Q1+ 现在代码看起来就很一致了。
q'|rgT pczug-nB 六. 问题2:链式操作
l H#u 现在让我们来看看如何处理链式操作。
GO8GJ;B-U 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。
$AfM>+GQ`n 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
RLw;(*(g 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
h^?\xm| 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
@$lG@I,[ <PapskO> template < typename T >
~kShq% struct result_1
"*m_> IU {
K&bzDzd ` typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
4^TG>j?M } ;
L_vISy%\b >Nvjl~o5 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:
6""G,"B :QpuO1Gu template < typename T >
^?U!pq-` struct ref
s8wmCzB~ {
61.Brp.eP typedef T & reference;
J!0DR4=Xi } ;
xgbJ2Mh template < typename T >
^=T$&gD struct ref < T &>
g,}_G3[j0m {
pi /g H typedef T & reference;
;-9=RI0 } ;
H(bs$C4F F5?m6`g? 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
p!>oo1& E^QlJ8 template < typename T >
#OIcLEn% typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
aEM %R<e {
?kWC}k{ return l(t) = r(t);
|?rNy=P, }
ad.3A{ 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。
=x!2Ak/) 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
4xk|F'6K |kw)KEi}H 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
UF?H>Y& _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
iTFdN}U _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
)0ea+ib +5 调用divide的对象返回一个add对象。
(5#nrF] 最后的布局是:
NPCs('cd>? Add
"l*Pd$sr / \
fF?z| Divide 5
Zw*v / \
)^m%i]L_ _1 3
aa?w:3 似乎一切都解决了?不。
,$+lFv3LE 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\iA89msp 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。
=; ^%(%Y{m 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:
gXYI\. T.@aep\" template < typename Right >
fG}tMSI assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
%1H[Wh(U Right & rt) const
33#0J$j7 {
e<=cdze return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
[onGNq?# }
LO
< 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
zhpx"{_ 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。
[ JpKSTg[ 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。
`&KwtvkdI 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。
vY%d 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。
>H'4{| 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?
{7 $c8i 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:
$UgA0]qn <%maDM^_\( template < class Action >
1abtgDL class picker : public Action
h(M#f7'~& {
cc#gEm)3C public :
k%D+Y(WGz8 picker( const Action & act) : Action(act) {}
R($KSui // all the operator overloaded
|p><'Q%* } ;
dik:4; @n(Z$)8tR 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。
dE:+k/ 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:
Pdt6nzfr ZkA U17f template < typename Right >
D[^m{ 9_ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
5!l0zLQPo {
wS4.8iJ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
RT)d ]u }
9:,V5n= &Rx{.9 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
,_yhz0. 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。
/x5rf Ys@}3\Mc template < typename T > struct picker_maker
an|x$e7|? {
nX(+s*Y+w typedef picker < constant_t < T > > result;
%;e/7`>Ma } ;
)^4\,u\@ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
O) WCW<p {
XLAN Np%E typedef picker < T > result;
FP;Ccl"s } ;
@r#v[I .Jt[(; 下面总的结构就有了:
;\lW5ZX functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
et,f_fd7v picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
sYjpU picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
]T;EdK- 至此链式操作完美实现。
{)
Q@c)' R,F[XI+=N um4yF*3b9 七. 问题3
4d8B`Fa9 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
t*>R`,j qjf[zF template < typename T1, typename T2 >
} w
5l ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dZi(&s {
'[C.|)" return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
&e;=cAXG }
F{eU";D G`\f 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
LUC4=kk4 ^j". template < typename T1, typename T2 >
o'W5|Gy struct result_2
QAvir%Y9Q {
]@uE#a:[ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
&jsVw)Ue } ;
7PANtCFb& 4g
:>[q 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
GlbySD@ 这个差事就留给了holder自己。
dHK`eS$sb $:
]o]a FI3)i>CnW template < int Order >
oo=Qt(# class holder;
&4b&X0pU template <>
i?fOK_d class holder < 1 >
G8r``{C! {
Hm$=h>rY9[ public :
=,Dqqf template < typename T >
@6mBqcE'? struct result_1
d!:6[7X6 {
xZ4~Oo@@_' typedef T & result;
=$nB/K,8AX } ;
.G+Pe'4a template < typename T1, typename T2 >
M@?xa/E64 struct result_2
p;W.lcO`0 {
DdVF, typedef T1 & result;
:,J}z~I,lB } ;
agjv{ template < typename T >
[1F*bI typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
'ow.=1N- {
=li | return (T & )r;
'g$(QvGF9 }
Sh?4ri@: template < typename T1, typename T2 >
_cc#Qlw 7 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
sVJ!FC {
S(uf(q|{ return (T1 & )r1;
'UMXq~RMe }
L+CyQq } ;
TZ2=O<Kj L2, 1Kt7 template <>
z.Y$7bf) class holder < 2 >
d)pV;6%[$q {
QF&W`c public :
r=6v`)Qr template < typename T >
/)dFK~ struct result_1
>2]JXLq {
'A:x/iv}^ typedef T & result;
DqX{'jj } ;
h=(DX5:A template < typename T1, typename T2 >
F0:A]`| struct result_2
'k4E4OB {
4H|(c[K; typedef T2 & result;
xj[(P$,P } ;
xia |+ template < typename T >
55;g1o}}f typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
aBNZdX]vzO {
PJ2qfYsH=> return (T & )r;
Pv<24:ao }
I('Un@hS template < typename T1, typename T2 >
v>Mnl typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$6CwkM: {
(s{RnD return (T2 & )r2;
CE"JS-S? }
u-tQ9ioKC } ;
C&6IU8l\ XK: 9r{r{ M?[h0{^K 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
^b 7GH9<& 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
rtL}W__ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
.N*Pl(<[ VMCLHpSfW return l(i, j) = r(i, j);
({NAMc* 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
kiRa+w: CYKr\DA return ( int & )i;
=IUUeFv +r return ( int & )j;
_>v<(7 最后执行i = j;
!>>f(t4 可见,参数被正确的选择了。
1&P< cKn`/\.H 'w14sr% 1*dRK6 7{xh8#m 八. 中期总结
k<cgO[m 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
L*Me."* 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
/__PSK 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
HgBGV0 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
aM{xdTYaU &m[Qn!>i6 WyZL9K{? r)i>06Hd PI*82,f3dE Rcawc
Y 九. 简化
JXw^/Y$ 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。
~j-cS
J3 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
#Jna6 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:
HmZ{L +" 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
zLF?P3^ +-*/&|^等
m~dC3}e8/? 2. 返回引用。
8@PX7!9 =,各种复合赋值等
TARXx> 3. 返回固定类型。
(%U@3._ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
E"L2&. 4. 原样返回。
06Gt&_Q operator,
JKX_q&bUw 5. 返回解引用的类型。
cW{1
Pz^_ operator*(单目)
iR\Hv'| 6. 返回地址。
D)@YI.T operator&(单目)
Vp<seO;7o 7. 下表访问返回类型。
@o-B{EH8 operator[]
LC})ciWa 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
fd#jY} operator<<和operator>>
e4G4GZH8 '*Almv { 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。
Q43|U4a 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
E7Ulnvd 8kbY+W%n template < typename Left >
g/&T[FOr struct value_return
t!2(7=P30( {
Vf`7V$sr template < typename T >
Iu{kPyx struct result_1
XTd3|Pm {
I"1;|`L~: typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
cS. -7
} ;
c)Ic#<e( fi+R2p~vs template < typename T1, typename T2 >
~h"/Tce struct result_2
8`b`QtGf {
2jbIW* typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
$46{<4. } ;
-!)xQvagD. } ;
x)UwV &h~Xq^ 4HAp{a1 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
||zb6|7I4 h!#:$|Q 下面我们来剥离functor中的operator()
J|3E- p\o 首先operator里面的代码全是下面的形式:
qClHP)< HK~xOAF return l(t) op r(t)
,KJw|x4}\ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
UYA_jpI P return op l(t)
e;GU
T: return op l(t1, t2)
2..,Sk return l(t) op
I2a6w<b return l(t1, t2) op
?go:e# return l(t)[r(t)]
l_j4DQBRV return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
O}[PJfvBHo [I:KpAd/
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:
y}v+c%d 单目: return f(l(t), r(t));
&vovA} F return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
[DHoGy,P 双目: return f(l(t));
%hN.ktZ/s return f(l(t1, t2));
4 V1bLm 下面就是f的实现,以operator/为例
{u[V{XIUh %Rh;=p` struct meta_divide
!vn1v)6 {
^VT1vu
%03 template < typename T1, typename T2 >
@h?shW=^ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
&/A8-:m {
F/1#l@qN return t1 / t2;
+
<c^=&7Lq }
s!+"yK } ;
4Iq'/r z5*=MlZ)R. 这个工作可以让宏来做:
[0OJdY4 6r"u$i`o #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
lZ&]|*> template < typename T1, typename T2 > \
AOp/d(vx5i static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
0e[d=)XG 以后可以直接用
=op%8NJf DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
qi^!GA'5j 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
^Cv^yTj;& (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。。。)
]l~Vi_c Sb".]>^ `d 2,*KR 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
ki;UY~ $3X-rjQtW template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
O|cu.u| class unary_op : public Rettype
OOBhbpg!D {
Zc"B0_&?:7 Left l;
Q/I)V2a1i public :
}]UB;id' unary_op( const Left & l) : l(l) {}
:
t$l.+B U"f??y%) template < typename T >
S<nq8Ebmw typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
mqfO4"lt {
c~<1': return FuncType::execute(l(t));
$[@0^IJq=K }
hIJ)MZU| QO{y/{ template < typename T1, typename T2 >
-V %gVI[ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0(8H;T {
w>xV return FuncType::execute(l(t1, t2));
ftk%EYT; }
V2|3i}V" } ;
4*Z6}" _kFYBd l_/C65%.: 同样还可以申明一个binary_op
qJR!$? 3}1ssU"T template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Ap\AP{S4 class binary_op : public Rettype
rAQF9O[ {
~F,
&GH Left l;
,}D}oo* Right r;
Uf*EJ1Ei public :
n,M)oo1G binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
3UUGblg`~ L3(^{W]| template < typename T >
1+y"i<3) typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Zt3}Z4d {
tGcya0RL return FuncType::execute(l(t), r(t));
! o,5h|\ }
]r]k-GZ$ S\NL+V?7h template < typename T1, typename T2 >
e yw'7 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
VY 1vXM3y {
qBk``!|s] return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
oCi
~P}r }
*HM?YhR } ;
,je`YEC P}3}ek1Ax GgFi9Ffj 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
T&"i _no* 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
;eB ~H[S/ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
9vGs; 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。
f%qt)Ick 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
?Ce#BwQ> 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。。。
Vs0 SXj 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
I12KT~z<r 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)
\ SCy$,m 下面是修改过的unary_op
farDaS[\VY ://U^sFL template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
+zOOdSFk. class unary_op
zxZtz {
q<=:
>? Left l;
Xwu.AVsr h=RDO public :
>N`6;gn*l =)<3pG O unary_op( const Left & l) : l(l) {}
#'o7x'n^ msTB'0 template < typename T >
Vj^dD9: struct result_1
{gy+3
{
q{4|Kpx@ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
(hZ:X)E> } ;
+`| *s3M :9d\Uj, template < typename T1, typename T2 >
ZKbDp~ struct result_2
V/#v\*JHFc {
CSn<]%GL typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
.5tg4%l } ;
nf%4sIQ*x *crw^e template < typename T1, typename T2 >
')PVGV(D+ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!r&Bn6* {
\%_ZV9cKF return OpClass::execute(lt(t1, t2));
r)l` }
nTnRGf\T ^o<[.
) template < typename T >
s^|\9%WD typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r:l96^xs {
KXBL
eR&^ return OpClass::execute(lt(t));
R ZcH+?7 }
bcJ@-i0V 8cr NOZS6 } ;
xl!K;Y2< A]y*so!)> .;Y
x*] 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
z&'f/w8 好啦,现在才真正完美了。
f~gSJ<t4 现在在picker里面就可以这么添加了:
Z$2L~j"=! ]if;A ) ' template < typename Right >
3XVk#)lw picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
E3\ZJjG {
|_pl;&;: return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
;~tsF.= }
xUj2]Q>R+ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
N~#D\X^t. ~Yl$I, ; h+ q }$)&{d G D9,!
%7i 十. bind
&:vscOl 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
^8742. 先来分析一下一段例子
?V+wjw P>htQ V/H@vKN2 int foo( int x, int y) { return x - y;}
wc[c N+p bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
T Oy7?;|= bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
8W{~wg` 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
@\!!t{y 我们来写个简单的。
F.KrZ3%4iB 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
{!K;`I[]v 对于函数对象类的版本:
q) _r3 ER<eX4oU template < typename Func >
8tZ};="F struct functor_trait
46ChMTt {
0eA5zFU7 typedef typename Func::result_type result_type;
ONWO`XD } ;
hAa[[%wPhU 对于无参数函数的版本:
u9>6|w+ T +\ B'" template < typename Ret >
,P{HE8. struct functor_trait < Ret ( * )() >
5'9.np F) {
i<:p.ug-O typedef Ret result_type;
N !IzB] } ;
C={mi#G[/ 对于单参数函数的版本:
|uQ[W17^N ~^7 template < typename Ret, typename V1 >
((9YG struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
[tN` :}? {
b A+[{ typedef Ret result_type;
V85.DK! } ;
yM17H\ = 对于双参数函数的版本:
C38XQLC `(T!>QVW+g template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
IDmsz struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
^je528%H {
KL~AzLI typedef Ret result_type;
X!7Xg } ;
}z{wQ\ 等等。。。
'_E c_F 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
J(hA^;8: dqwWfn1lt template < typename Func >
iE+6UK struct func_return
a^/K?lAB8 {
a(!3Afi template < typename T >
m9b(3 struct result_1
o_3*;}k8 {
s?+fPOF typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
UGf6i"F } ;
N4+g(" L`pY27| template < typename T1, typename T2 >
UhA_1A'B struct result_2
500>
CBL0O {
@:IL/o* typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
|Ib.) } ;
Y`=z.D{ } ;
UC;=) x {vIT- f +<B|qcT! 最后一个单参数binder就很容易写出来了
nO}$ 76*'0 *sAOpf@M template < typename Func, typename aPicker >
ytob/tc class binder_1
\086O9 {
"$Y(NFb Func fn;
BUV/twU) aPicker pk;
\@:j public :
U~hCn+0 pNSst_!> template < typename T >
[nC4/V+- struct result_1
$&Ac5Zo%} {
+qZc}
7rJF typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
k)Zn> } ;
x36NL^ fYs?D+U;PF template < typename T1, typename T2 >
p&m
^IWD struct result_2
_Z0\`kba+ {
K~$ 35c3M typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
YVJ+'
A=| } ;
:=Nb=&lst uh1S
7!^ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
a6P!Wzb KDX$.$# template < typename T >
-2z,cj&E{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
BZ}`4W' {
%-k(&T3& return fn(pk(t));
!2wETs? }
<(Tiazg template < typename T1, typename T2 >
+!G4tA$g typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p ^](3Vi( {
R^|!^[WE return fn(pk(t1, t2));
9Dy)nm^ }
RpU Lm1b } ;
5W|u5AIw DYkC'+TEX ^b:Xo"q#H 一目了然不是么?
y3Y2QC( 最后实现bind
h^`{ .TlN \y@ eBW NuIT{3S template < typename Func, typename aPicker >
Z%KL[R}^w; picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
|E?
,xWN {
|c=d;+ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
)4Bwt`VX }
S'|lU@PCl :82?'aR 2个以上参数的bind可以同理实现。
\3L$I-]m 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。
iY}QgB< M |^>u<E5 十一. phoenix
IC\E,m Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
V;P1nL4L {a[Uv for_each(v.begin(), v.end(),
?{?Vy9'B (
d8D yv#gT do_
/(y4V [
JXlTN[O cout << _1 << " , "
8
H,_vf ]
2V
4`s' .while_( -- _1),
*>G^!e.u cout << var( " \n " )
Vn@A]Jx^ )
D\ n>*x );
7xz#D4[ Zp^)_ 0 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:
LH bZjZ2 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
/7.wQeL9 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
is64)2F]( 那么我们就照着这个思路来实现吧:
gQu\[e%mVo )~1.<((< nR(#F 9 template < typename Cond, typename Actor >
mi*:S%;h class do_while
[kVpzpGr {
b?sAEU; Cond cd;
ZCj>MA Actor act;
*oKgP8CF public :
"r:H5) ! template < typename T >
(MZ A struct result_1
MacL3f {
[O.LUR; typedef int result_type;
MoZU(j } ;
/,=Wy"0TJ e!TG< (S do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
=ltbS f7 TXA. 6e template < typename T >
H't `Q&]a
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
GjG{qR {
c& 9+/JYMo do
[3 Wsc`Q {
K!pxDW} act(t);
u?F7L8q] }
B.h0" vJ while (cd(t));
mvUVy1-c return 0 ;
@hE7r-}] }
kxcgOjrmI } ;
%Y#[%~|( x&mz- "Nk`RsW 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
T3=-UYx] 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。
|:!EHFr 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。
FcuEeca 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。
%:yHMEG]' 下面就是产生这个functor的类:
}Z~pfm_S 8Sd?b5|G~ " 8~f template < typename Actor >
V#n?&-{V class do_while_actor
B^E2UNRA {
8A`p Actor act;
qg) Af public :
6$xo# }8 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
\c5#\1< 'p4da2% template < typename Cond >
BaNU}@ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
jM|YW*zNZ } ;
PM#$H %!N2!IiVs iKR8^sj7S 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
g_-?h&W 最后,是那个do_
H24ate?t, @g@fL % O c^6u class do_while_invoker
Rx@%cuP* {
f(@"[-[ public :
-oaG| template < typename Actor >
')Dp%"\? do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
9-X{x95] {
'<*CD_2t- return do_while_actor < Actor > (act);
j\jL[hG_ }
%zIl_/s } do_;
S'v V" y \mutm 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
=:ya;k& 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
,?7xb]h 最后来说说怎么处理break和continue
e0G}$
as 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。
lEVQA*u[ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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