一. 什么是Lambda
;}W-9=81 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
rf\A[)<: 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,
UB9n7L(@c Ms61FmA4 ZvVrbj& JlMD_p A class filler
-F338J+J24 {
5J vrQGvL public :
bf*VY&S-T void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
]-+%]' } ;
Ho!dtEs =" Sb>_ /9wmc2 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:
-1z<,IN+ )}|b6{{< o?]N2e&( z]d2
rzV(_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Li2-G 6jaol'{SuH }@Dgr)*+ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
*=
;M',nx ^|kqy<<X <n|ayxA) ==XO:P 二. 战前分析
hT
DFIYV 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。
Lbwc2Q,.- 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
TDY2
M H="E#AC%8/ *Y\C5L] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
{wq~+O /* --------------------------------------------- */
]hHL[hoFC vector < int *> vp( 10 );
9esMr0*= transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
W!=X_ /* --------------------------------------------- */
xZc].l6 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
O86[`, /* --------------------------------------------- */
E|~)"= int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
EG;y@\] /* --------------------------------------------- */
knb 9s`wR for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
UD6:X&Un /* --------------------------------------------- */
Jb1L[sT2 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
h,!`2_&UQ Hsl0|jy(/ Rv=rO|&] 7,BULs\g 看了之后,我们可以思考一些问题:
L!l`2[F| 1._1, _2是什么?
kWW$*d$ 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。
XhEJF ! 2._1 = 1是在做什么?
vlSSw+r9 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。
]ur_G`B 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。
QHmF,P )&pcRFl HCIS4}lQ 三. 动工
aFf(m- 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Nfo`Q0\[P G.l
~!; QoBM2QYO o-7,P
RmKN template < typename T >
\YMe&[C:o class assignment
_GF{Duxh {
+ebmve \+ T value;
appWq}db public :
kh5VuXpe assignment( const T & v) : value(v) {}
)/mBq#ZS template < typename T2 >
CA[3R T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
A.wuB } ;
yc:y}" o>Faq+@ s"-gnW 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
mLb>*xt$b@ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
MIx,#]C& ziXZJ^(FI Y)*:'&~2e :rzq[J^ class holder
2, R5mL$ {
5!V%0EQqw public :
HB:VpNFn template < typename T >
A(v5VvgZE assignment < T > operator = ( const T & t) const
{1Hs5bg@ {
HpGI\s return assignment < T > (t);
eJ3;Sd'' }
#Et%s8{ } ;
a]4h5kJ'; EgB$y"fs <l!{j? Kx 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:
XN %tcaY {$P')>/ static holder _1;
"fN=Y$G Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
qS?uMms7w dK d"2+fH for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
kPvR , 而不用手动写一个函数对象。
8H@] v@Z2 W"[Q=$2<< I:=rwnd #C#*yE 四. 问题分析
h*B7UzCg 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。
%k=c9ll@: 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。
2|}`?bY]i` 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
@CNe)&U 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
8m"(T-wb6{ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
1a@b-V2
d& ;&OVV+y 五. 问题1:一致性
ttfCiP$ 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?|
U@:h';. 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Q4e+vBECkq 2Y1y;hCK struct holder
\6L,jSoBl {
X')t6DQ( I //
]9hXiY template < typename T >
GJj} |+| T & operator ()( const T & r) const
k\<8h% {
^SvGSxi return (T & )r;
}O+`X) 9 }
-J]j= } ;
G;he:Bf _2~+%{/m, 这样的话assignment也必须相应改动:
5lrjM^E| H{U(Rt]K template < typename Left, typename Right >
5[0W+W
class assignment
,?oC+9w {
/|LQ?n Left l;
h\lyt(.s Right r;
}/J<#}t public :
GzEvp assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
%*a%F~Ss template < typename T2 >
mV++7DY T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Qy7 pM8~h } ;
cTa$t :K@ 6R#.AD\
同时,holder的operator=也需要改动:
b-?d(- }F4%5go template < typename T >
;|r<mT/, assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
=HHtLW.|, {
hEMS return assignment < holder, T > ( * this , t);
Ev]oPCeA }
:3A^5}iz AOv>O52F/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。
]47!Zo, 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
!t!' Vu5Djx' return l(rhs) = r;
`b*x}HP$ 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。
+HkEbR'G0 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
0WQd#l 1qm
_Qs& template < typename Tp >
K_GqM9 class constant_t
FM,o&0HSd {
J*D3=5& const Tp t;
s)~Wcp'+M: public :
Y,M2D constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
b NR@d'U template < typename T >
_jM+;=f const Tp & operator ()( const T & r) const
/RemLJP
F {
^KUM4.
6 return t;
&xE+PfX }
s8+{##"1
q } ;
auHP^O>4L 0w!:YB ,} 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
*0/%R{+S 下面就可以修改holder的operator=了
x\b+B
siz:YRur template < typename T >
(sp{.bU assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
;7U"wI_~c {
![ @i+hl return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Y/]J0D }
$E-c%- [B@R(z=H 同时也要修改assignment的operator()
L*zfZ& g:2\S= template < typename T2 >
Cig!3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
S9{&.[O 现在代码看起来就很一致了。
6F; |x KvmXRf*z 六. 问题2:链式操作
HE@P< 现在让我们来看看如何处理链式操作。
6ANAoWg* 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。
A\-r%&. 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。
9)J)r\ 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。
C *]XQ1F4 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
91|~KR) jwO7r0?\`G template < typename T >
HY,VJxR[ struct result_1
sWFw[Y> {
\me-#: Gu typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
?7dV:]%~2 } ;
xcX^L84\ 4%*`'o$_ 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:
,:pKNWY)Q b5?k)s2 template < typename T >
PJ2m4ulY struct ref
7-MyiCt {
;aImz*1%t typedef T & reference;
bYwe/sR } ;
_Kg"l5?B template < typename T >
no9=K4h` struct ref < T &>
%h}3}p#4 {
'Ooq.jaK;/ typedef T & reference;
#K\;)z(? } ;
\
m g ~' q&rvk` 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
15ImwQ (``|5;T\ template < typename T >
3yu,qb'"& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
`3L?x8g {
Qk8YR5K
return l(t) = r(t);
8_{XrTw( }
{jo"@&2S 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。
HiEQs|""' 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
ni-4~k 0RP{_1k 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
{}tv(8]^ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
m_b_)/ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
[Y8ot-6 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Gl3bkQ 最后的布局是:
|3=tF"h Add
:s#&nY / \
YQaL)t$0 Divide 5
%kL]-Z / \
9`G}GU]@} _1 3
!uN_<! 似乎一切都解决了?不。
FmhN*ZXr# 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。
z6'l" D'h 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。
:PP!v!vk 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:
DHh30b$c ;k8U5=6a template < typename Right >
fX}dQN~z assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
!==C@cH<N Right & rt) const
zqm/<]A*l {
;c|G return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
4n/CSAT1 }
8[d6 s 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
q@}tv=} 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。
GtkZ%<KF9 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。
6]Ri$V&" 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。
v,Yz\onB^ 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。
7jYW3 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?
:+UahwiRD" 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:
Q*]y=Za#: <%=@Ue template < class Action >
zN>tSdNkI- class picker : public Action
H)NT2@%{P {
T@j@IEGH
public :
+6\1
d5 picker( const Action & act) : Action(act) {}
9`5qVM1O{ // all the operator overloaded
qWw{c&{Q], } ;
Pql;5
~/
RaAvPIJa | 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。
8~v E 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
k[/`G5 v v]rXJu1 template < typename Right >
V,>uM
>$ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
,{g B$8z^ {
;(;{~1~ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
B/bS: }
z+X DN: C%;J9(r Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
e18}`<tW- 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。
;1>)p x** RyZy2^0< template < typename T > struct picker_maker
H6i;MQ {
ZvkBF9d typedef picker < constant_t < T > > result;
)U:W
9% } ;
<9aa@c57 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
CYN")J8V {
8% `Jf` typedef picker < T > result;
3<ry/{#% } ;
w[s}#Q 3L-}B#tI 下面总的结构就有了:
P{o //M 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。
I]0
D*z 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。
K5:> picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
.u&GbM%Ga 至此链式操作完美实现。
[TX5O\g![ Un{ 9reX5 hV[= 七. 问题3
_sC
kBDl- 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。
"oo
j; qb>mUS template < typename T1, typename T2 >
V.~C.x ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^3w
>:4m {
|f<-lB[k return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
75RQ\_zDu }
Hy#<fKz`! P> ilRb 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:
.dl4f"k `Y.Q{5Y template < typename T1, typename T2 >
~"i4"Op& struct result_2
kac]Rh8vO {
4
X6_p( typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
=Vi>?fWpn= } ;
AJR`ohh
cj9<! "6 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?
W5zlU2 这个差事就留给了holder自己。
UN7J6$!Cx7 ^HI}bS1+| gukKa template < int Order >
wd0 *"c@ class holder;
a29rD$ template <>
$+p4X# _ class holder < 1 >
Nm, 9xq {
88 M$mjx public :
6@cT;=W;xj template < typename T >
Zh3hCxXa struct result_1
}pL#C {
Sz'JOBp typedef T & result;
ad'C&^o5 } ;
_Sn7z? template < typename T1, typename T2 >
H\@@iK= struct result_2
G5'HrV {
yfCdK-9+B typedef T1 & result;
8^av&u$ } ;
5_= HtM[v] template < typename T >
E>3(ff& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
A]q"+Z] {
"`aLSw75x return (T & )r;
!i*bb~ }
P xiJ R[a template < typename T1, typename T2 >
(| X? typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
)|CF)T- {
kSH|+K\M4 return (T1 & )r1;
:igURr }
V
j"B/@ } ;
n0<I )%=oJ!) template <>
Q
R<q[@)F class holder < 2 >
gQ~X;' {
:;u?TFCRx public :
89X`U)Ws template < typename T >
"L~qsFL struct result_1
sQ>L3F;A` {
~(/OB
w typedef T & result;
S6bW?8` } ;
x cA5 template < typename T1, typename T2 >
xix:=
a struct result_2
]Y@B= 5e/ {
n*vzp?+Y typedef T2 & result;
'+*{u]\ } ;
yp.\KLq8) template < typename T >
#gd`X|<Ch typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
KG8Km {
>)p8^jX return (T & )r;
P<{N)H 2r }
pQf5s7 template < typename T1, typename T2 >
*='J>z.] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
j65qIw_Z {
j`pX2S return (T2 & )r2;
-OPJB:7Z }
gS$?#!f } ;
N#"( UjrML zs@xw@
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> >。
}*s%|!{H 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
MeXGE 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
,ThN/GkSC ;u
"BCW return l(i, j) = r(i, j);
T0=%RID%= 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
\>@QJ c1L0#L/F6" return ( int & )i;
oz[:
T3oE> return ( int & )j;
`bx}!;{lx 最后执行i = j;
V'jvI 可见,参数被正确的选择了。
,/bv3pE F2#s^4Ii >;}q /6PL L?slIGp%- 八. 中期总结
-U#e 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:
1L\\](^
3 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
#2\
0#HN 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
xpjv@P 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
aHdXlmL 3(n+5~{e <1(j&U s2rwFj8 | qkk!1W ?z$^4u3 九. 简化
IGC:zZ~z 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。
O${B)C, 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
OELh6R 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:
=2rkaBFC 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
1?}5.*j< +-*/&|^等
u|}p3-z|Y 2. 返回引用。
RC>79e/u< =,各种复合赋值等
?ot7_ vl 3. 返回固定类型。
-SGoE= 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
o,yP9~8\ 4. 原样返回。
1FfSqd operator,
:497]c3#5C 5. 返回解引用的类型。
pX~X{JTaL) operator*(单目)
M~jV"OF= 6. 返回地址。
ndCHWhi operator&(单目)
*[SOz) 7. 下表访问返回类型。
PUJkC operator[]
48 n5Y~YS 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
gcKXda( operator<<和operator>>
y.PsC ' rE[:j2HF 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。
i,z^#b7JQ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
$63_*9 aUTXg60l* template < typename Left >
rMy(NAo_ struct value_return
pni*#W*n {
@W+m;4 HH template < typename T >
S7Tc9"oqV struct result_1
@P@j9yR {
nhZ^`mP typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
> q!:* } ;
z&a>cjt_; MaS"V`NI template < typename T1, typename T2 >
$pLJtQ struct result_2
z:7
i@m {
+8#hi5e typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
zOfMKrRG } ;
H0P:t(<Gt } ;
7)Y0D@wg gf\F%VmSN FT$Z8 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
7i@vj7K 9ER!K 下面我们来剥离functor中的operator()
A0f98?j^ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Uxl7O4J@H A<$w
}Fy; return l(t) op r(t)
{`>;I return l(t1, t2) op r(t1, t2)
lK0pr return op l(t)
3 J!J# return op l(t1, t2)
KdTDBC return l(t) op
5tG\5
return l(t1, t2) op
WH6Bs=G\} return l(t)[r(t)]
bAVlL&^@| return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
b Y^K)0+^s (G<fvl!~ 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:
1@"os[9 单目: return f(l(t), r(t));
alV{| Vf[6 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
XQhbH^ 双目: return f(l(t));
i+&o%nK 2 return f(l(t1, t2));
=)Z~w` 下面就是f的实现,以operator/为例
$[1J[eY* s-"oT= struct meta_divide
(l]_0-Z {
|[B JZ template < typename T1, typename T2 >
8uD% static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
|iLf;8_: {
$FM:8^ return t1 / t2;
A]_5O8<buW }
G%#M17 } ;
8`GN8F &RL
j^A! 这个工作可以让宏来做:
NB=!1;^J +{dJGPoY]p #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
T_NN.Ol template < typename T1, typename T2 > \
qvN`46c static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
aWTvowA 以后可以直接用
Hph$Z1{ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
7LrWS83 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
)r|Pm-:A{ (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。。。)
cf{rK`Ff^ IQNvhl.{ cI/Puh^3 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
r'E|6_0 mi&mQQ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
dZIruZ)x class unary_op : public Rettype
X*QQVj {
2Cgq&\wS Left l;
NS3qNj
public :
1k dQh&~G unary_op( const Left & l) : l(l) {}
1h,m oa
q!<lI template < typename T >
dm`:']? typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
U0fr\kM {
z5q( return FuncType::execute(l(t));
c)B
<d# }
kBr?Q G'c6%;0) template < typename T1, typename T2 >
<<~swN typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>'g>CD! {
<R.Ipyt. return FuncType::execute(l(t1, t2));
qtYVX:M@, }
h'|J$ } ;
=OR"Bd:O
<S@XK% >m'n#=yap 同样还可以申明一个binary_op
jx[g;7~X ywkyxt template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
%XiF7<A& class binary_op : public Rettype
/Ps5Og {
RQQ\y`h` Left l;
hreG5g9{ Right r;
mh"9V5T public :
qku}cWD9/_ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
-kkpEw\ L/*K4xQ template < typename T >
^6i,PRScS typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\l71Q/y6u` {
H*R4A E0 return FuncType::execute(l(t), r(t));
XZH\HK)K-] }
k?VH4yA SsfHp template < typename T1, typename T2 >
['JIMcD typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(>M?
iB {
Gq0Q}[53 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
I|/\ L|vo }
_4-UM2o; } ;
;!Q}g19C kDWMget$ /j$`Cq3I 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
a*bAf'= 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
J[{?Y'RUM DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
!v68`l15 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*J@OY8i 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
AoFxh 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。。。
}
3JOC!;; 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
E9~}%& 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)
s~n@|m9k 下面是修改过的unary_op
#Zj3SfU~` 9`Zwa_Tni template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
wNQhg class unary_op
*EllE+M{n {
r31)Ed$ Left l;
~tB#Q6`nB ~d"9?K^# public :
kmu r={IR @;`d\lQ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
"U o~fJ 2!Sl!x+i\' template < typename T >
Y"UB\_= struct result_1
b<\aJb{2 {
|$G|M=*LN typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
2P2/]-6s#r } ;
"fOxS\er 1^AG/w template < typename T1, typename T2 >
DM=`hyf(v struct result_2
(Q[(] dfc {
Cd'`rs}3 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
,}a'h4C } ;
&b9bb{y_$K x't@Mc template < typename T1, typename T2 >
?AYb@&% typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
B'8T+qvA {
|DkK7gw return OpClass::execute(lt(t1, t2));
M&J$9X }
'h3yxf}\ ?~=5x template < typename T >
HC(7,3 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u5rHQA0% {
YlJ_$Q[ return OpClass::execute(lt(t));
Ngw/H)<c }
~U+W4%f8 e!oL!Zg } ;
X-j3=8wPM @@"abhT J L!:`#\ 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
(g3@3.Kk) 好啦,现在才真正完美了。
5j>olz=n} 现在在picker里面就可以这么添加了:
/33m6+ 9?zi template < typename Right >
0T.kwZ8 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
>^J {
@~C
C$Y$ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
4`'V%)M }
?F/)<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。
.kp3<. M%v 6NxN sj8lvIY5 dLtmG:II M@<r8M]G 十. bind
a,eJO ?? 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。
NN]8T 先来分析一下一段例子
O6$n VpD3 G0b##-.'^ ,iMdv+ int foo( int x, int y) { return x - y;}
P 9?I]a)G bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
4MPR bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
(o518fmR 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。
+6Ye'IOG 我们来写个简单的。
9" cyZO 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
a
Ju v{ 对于函数对象类的版本:
9O|k|FD yII+#?D template < typename Func >
j5MUP&/g3 struct functor_trait
ZDbzH=[ {
rj/1AK typedef typename Func::result_type result_type;
L!0}&i;u~5 } ;
r;@"s g 对于无参数函数的版本:
FE3uNfQs| 2U&+K2 template < typename Ret >
x<1t/o struct functor_trait < Ret ( * )() >
yM#
%UeZ\ {
O PJ(ub typedef Ret result_type;
?e2G{0V } ;
\JDxN
对于单参数函数的版本:
;! ,I1{` .Z(Q7j^ template < typename Ret, typename V1 >
(N?nOOQ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
u]sxX") {
EL(BXJrx{ typedef Ret result_type;
.\mkgAlyaM } ;
o,[Em< 对于双参数函数的版本:
~mC>G 4y$a Dn:1Mtj- template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
_71&".A struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Q=t_m(:0 {
cf%aOHYI* typedef Ret result_type;
E'^ny4gL } ;
8u7QF4
Id 等等。。。
9gac7(2`) 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
He1~27+99 3hfv^H template < typename Func >
hq?F81 struct func_return
\]0+J {
=}'7}0M_= template < typename T >
2?kVbF struct result_1
D*t[5,~j {
Zx^R -9 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
gdkHaLL" } ;
A@jBn6 #@m6ag. template < typename T1, typename T2 >
2hY"bpGW struct result_2
k_`YVsEYP {
lw_@(E]E typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
aj]pN,g@N } ;
KN'twPFq } ;
\|6Q]3l K6s tkDhb h>ZU67- 最后一个单参数binder就很容易写出来了
1pP q)}=+ !*PX- template < typename Func, typename aPicker >
N5 mhs# class binder_1
>OKc\m2%Q {
<.:mp1,8V Func fn;
<vd}oiB@ aPicker pk;
W4"1H0s`l public :
)!=fy'] ??z&w`Yy, template < typename T >
W/.Wp|C}K3 struct result_1
2/ejU,S {
|y&vMx~t typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
y\Wp}} } ;
.t.4y.
97 ='6@^6y template < typename T1, typename T2 >
p~OX1RBI struct result_2
?dmwz4k0 {
n^` `)" typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
#r QT)n } ;
,qj M1xkL$ T;v^BVn binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Se|h]+G |8fdhqy_ template < typename T >
1rV9dM#F typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7pM&))R {
b6g/SIae return fn(pk(t));
c*",AZ>U }
c=<^pCa9t1 template < typename T1, typename T2 >
\6!s";=hQ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ict+|<f {
)h1 `?q:5 return fn(pk(t1, t2));
(zw.?ADPCT }
tR(L>ZG{ } ;
\zzPsnFIg c
6/lfgN q#`;G,rs 一目了然不是么?
|#EI(W?` 最后实现bind
B-V jF-0 fK;)* c3*9{Il^ template < typename Func, typename aPicker >
+/rh8? picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
2[Xe:)d {
E//*bmww return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
USH>`3 }
+1Pu29B0 G$s=P 2个以上参数的bind可以同理实现。
g_?bWm4br 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
,irc=0M( lM.k*`$ 十一. phoenix
Kir|in)r0 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
:@S=0|:j 02C; for_each(v.begin(), v.end(),
A+VzpJ~ (
^+Njz{rpG do_
(, $Lp0mB7 [
n +dRAIqB cout << _1 << " , "
5"w% ]
Tx(=4ALY .while_( -- _1),
7eG@)5Uy cout << var( " \n " )
,.V=y% )
i}>}%l| );
Oyp)Wm;@ }3R:7N`,| 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
9mEhZ" 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
%3T:W\h operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
GuQ# 那么我们就照着这个思路来实现吧:
yn04[PN2 jR{t=da iBCIJ!; template < typename Cond, typename Actor >
C3b<Wa]) class do_while
29NP!W
/g {
Hr/J6kyB) Cond cd;
Z$S0X$q} Actor act;
MJ.Kor public :
Yy_mX}\x template < typename T >
:s|xa u= struct result_1
6+Y@dJnPT {
EI@ep~ typedef int result_type;
bjFND]p?w } ;
aq8mD^j -& cd$,, do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
}TU2o3Q o+?Ko=vYw template < typename T >
qGgdWDn` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8\[qR_LV {
_RX*Ps= do
!&o>zU. {
=A;79@bY act(t);
j4h?" }
K\$z,}0 while (cd(t));
)`zfDio-1V return 0 ;
/!-ypIY
}
e_Q(l'f } ;
AmcBu" -3C$br F-Ywl) 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
CxVrnb[`q 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
q,(hs]\@ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
s=n_(}{ q 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
w4Ku1G#jC 下面就是产生这个functor的类:
_2WIi/6K M:w]g` LKl ~T&X#i template < typename Actor >
u!cA_, class do_while_actor
T\L
LOx\ {
e{d$OzT) V Actor act;
;\t(c public :
ni3A+Y0 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
dNz!2mbO |R (rb-v template < typename Cond >
r'u[>uY picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
8C2!Wwz`J8 } ;
`Dv&. 5va ;Ol4 =eG:Scoug? 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
el,n5OZ7 最后,是那个do_
6}PoBhgSg- )>a^%V9 8wA'a'V. class do_while_invoker
sg,9{R ^ {
3<HPZWc public :
9_pOV%Qs template < typename Actor >
~ph>?xuw do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
|C;*GeyS;J {
ow,=M%x"0 return do_while_actor < Actor > (act);
+#ANc;2g }
;,:w%. } do_;
LzkwgcR xsXf_gGu 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
pw1&WP&?3 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
sTO9>~sj 最后来说说怎么处理break和continue
wGnFDkCNz 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。
z@J;sz 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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