一. 什么是Lambda
2n<qAl$t 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Yqq$kln 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,
zW|$x<M^ oY|
(M_; `K1PGibV yTMGISX5 class filler
?)i6:76( {
gME:\ud$ public :
9 ayH:; void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
O% j,:t'" } ;
So3,Z'z= Cf8R2(-4 Iwd"f 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:
x`&P}4v0 hfVzzVX: J~ PTVR 0ll,V for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
NpjsZcA 9}7oKlyk *R1d4|/G 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
cHfK-R nJnO/~| kr &:; J\,@Bm|1n{ 二. 战前分析
ePFC$kMn 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
qCv}+d) 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
|wl")|b% ~}FLn9@* lUm}nsp=X for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
lW@:q04Z$ /* --------------------------------------------- */
(]GY.(F{ vector < int *> vp( 10 );
`qQQQ.K7)z transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
pw(*X,gj /* --------------------------------------------- */
`0-m`> 1> sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Tg}H < T /* --------------------------------------------- */
l a6e` int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
NWq [22X
| /* --------------------------------------------- */
6Wcn(h8%* for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
c"jhbH!u4 /* --------------------------------------------- */
V3.vE, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
e3bAT.P Lt
ZWs0l0 7i%P&oB Nc^b8&
2J 看了之后,我们可以思考一些问题:
wZ#~+ }T 1._1, _2是什么?
{;wK,dU 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。
Sxx.>gP"61 2._1 = 1是在做什么?
!7#froh 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。
,&
{5,=
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。
`OF g.R| pRa oR &vGEz*F 三. 动工
o7Z#,>`2 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
x<j($iv UBpM8 /U (,Zz&3
AV 1[,#@!k@ template < typename T >
Ib<5u class assignment
omDi<- {
`XRb:d^ T value;
KfN`ZZ< public :
Qc)RrqYNGF assignment( const T & v) : value(v) {}
mYU dh L^ template < typename T2 >
[~&:`I1 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
tue%L]hc } ;
bU@>1>b6lE 1+y6W1m^R ~P.-3 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
4h0jX9 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
m0q`A5!) W.7d{
@n LxYM"_1A; DdA}A>47 class holder
QI^8b\36 {
<]SSgQ9/" public :
q2"'W|I template < typename T >
smQpIB; assignment < T > operator = ( const T & t) const
gx{~5&1 {
L@x8hUG" return assignment < T > (t);
js$a^6 }
"$wPq@ } ;
u{dN>}{ Y+5A2Z)f[ pOe` *2[ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
Eo3Aak o `cTsS static holder _1;
A0 w `o Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Z[A|SyZp M#gGD- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
`E1_S 而不用手动写一个函数对象。
gpTF^.( %2FCpre;
?tM]. \ DcvmeGl 四. 问题分析
():?FJM 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
,,-[P*@ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
28L'7 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
%l$&_xV- 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
%emPSBf@ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
4m~stDlN bT6)(lm 五. 问题1:一致性
)*AA9 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?|
x;b+gIz* 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
m">
=QP 7XI4=O};&% struct holder
5@r Zm4U {
Ydd>A\v\; //
i)^ZH#Gp template < typename T >
W1,L>Az^Ts T & operator ()( const T & r) const
|$-d,] V {
-JW6@L@ return (T & )r;
="nrq&2 }
^T
J } ;
("@V{<7(t *'S%gR=Aa+ 这样的话assignment也必须相应改动:
>"My\o g|*eN{g]uE template < typename Left, typename Right >
f0'Wq^^ class assignment
/xbF1@XtL {
;.[$ Left l;
%' g-%2C? Right r;
|~vQ0D
public :
GZ>% &^E assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~m=%a template < typename T2 >
}u*@b10 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
YD>>YaH_3@ } ;
zbKW.u]v w*R-E4S?2 同时,holder的operator=也需要改动:
Y8xnvK* .L|ax).D template < typename T >
(+v*u ]w4 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Y{:/vOj {
[";5s&)q return assignment < holder, T > ( * this , t);
7%x+7 }
tcdn"]#U ^%/5-0?xE 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。
~oR&0et 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
'ah0IYe ' /* rCB return l(rhs) = r;
=
y,avR 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。
J^a"1| 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
"jJ)hk5e [<I
`slK template < typename Tp >
zi&d class constant_t
p5rRhu/|k3 {
w+(wvNmNEK const Tp t;
NjyIwo0 public :
zjZTar1Re constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
( #"s!!b template < typename T >
m8A_P:MQq const Tp & operator ()( const T & r) const
>43yty\
{
ZvKMRW return t;
E"yf!* }
r/<JY5 } ;
ti2_kYq JX<W[P>M 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
n^)9QQ 下面就可以修改holder的operator=了
%4KJ&R
(>[ *w,gi.Y3 template < typename T >
,DOmh<b assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
,(=]6V {
1@dx(_ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
io'Ovhf: }
Bx!` UdRn XFe7qt;% 同时也要修改assignment的operator()
pREYAZh {4q:4i template < typename T2 >
Ax*~[$$~% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
cb,sb^- 现在代码看起来就很一致了。
9o'6es..@Z F7l:*r,O 六. 问题2:链式操作
.*7UT~o=CS 现在让我们来看看如何处理链式操作。
xAE@cwg 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。
EZfa0jJD 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。
ck+rOGv7{Z 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。
f)P/@rh 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
eV%bJkt. GK%ovK template < typename T >
oA%[x struct result_1
j'x{j %U {
x7@HPf typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
5z>\'a1U } ;
28yxX431S AAY UXY! 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:
y]%,Y=%X cN>i3}fq template < typename T >
F
;&e5G struct ref
m3-J0D<
{
_=x_"rzx typedef T & reference;
xB+H7Ya } ;
eF1%5;" W template < typename T >
XOU$3+8q5 struct ref < T &>
]w_)Spo. {
c/U6K
yiK typedef T & reference;
@v=q,A8_ } ;
fMaNv6( VrxH6 Y 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
BAHx7x#( y]9UFL" template < typename T >
R
|% typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
O3Mv"Py% {
nHrCSfK return l(t) = r(t);
~]M" }
+}/!yQtH 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
mkA|gM[g7 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
7# 3)&"j
1z:N$O_v 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
)c !S@Hs _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
GA}^Rh`T- _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
e6'O,\ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
TMsoQ82 最后的布局是:
e5]AB Add
+cH(nZ*f / \
1D6O=j\ Divide 5
\TlUC<urP / \
oy: MM _1 3
2&URIQg*J 似乎一切都解决了?不。
#{,IY03 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。
V/e_:xECC 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。
]L^M7SKE6 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:
w%n]~w=8 D0i30p` template < typename Right >
+Bfi/ > assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
N@)~j+Pz Right & rt) const
2N 4> {
:5J6rj;_ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
q:^Cw8 }
>IjLFM+U 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Ghc0{M< 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。
T%/w^27E 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。
|9eY
R 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。
2A+,. S_!x 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。
J3;KQ}F.I 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?
@D=`iG% 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:
K67 ?
d ;i>E@ template < class Action >
S I5QdX class picker : public Action
Bx4GFCdifC {
^i\1c-/ public :
09s}@C picker( const Action & act) : Action(act) {}
gwT,D.'Ut // all the operator overloaded
|vzWSm } ;
RiG!TTa
b p ]=;t" 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。
GGtrH~zx 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:
Sw'?$j^3 lJ#>Y5Qg template < typename Right >
RC%r7K f picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
H>6;I {
IIiN1
Lu,5 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
iZk``5tPE }
G9Tix\SpF Hc|U@G Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
*pp1Wa7O 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
^^uD33@_ +9CUnRv template < typename T > struct picker_maker
|pSoBA9U {
IoOnS) typedef picker < constant_t < T > > result;
!@k@7~i } ;
MDt?7c template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
c\MDOD%9 {
\-w s[ typedef picker < T > result;
Y'1V(5/& } ;
dC#\ut%l [)n}!5fE 下面总的结构就有了:
c@M@t0WT[ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
b0 `9wn picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
%QLYNuG picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Dj(7'jT 至此链式操作完美实现。
k]pD3.QJ ped Yf{T "\?G 七. 问题3
y: [] + 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
ZNeqsN{ \;gt&*$- template < typename T1, typename T2 >
[S+-ovl ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C/VYu-p% {
*?Ef}:] return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
NI:N
W-! }
^I?y\:. REBDr;tv 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:
rF3]AW( g>P9hIl template < typename T1, typename T2 >
{`CWzk? struct result_2
o f {
DNBpIC5&6 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
(`?
snMc } ;
|9Ks13?Ck dvF48,kr 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?
n ]}2O4j 这个差事就留给了holder自己。
?<^AXLiKV -wMW@:M_ w{x(YVSH template < int Order >
/,$\H class holder;
PGl-2Cr template <>
}/3pC a class holder < 1 >
% ul{nL: {
z}&C(m:al public :
BM~niW;k template < typename T >
^T6!z^g1h struct result_1
UVUO}B@[S {
chzR4"WZFt typedef T & result;
D-:<]D: } ;
0.+eF }'H template < typename T1, typename T2 >
pF+wHMhUe struct result_2
+J8/,d {
9$@ g;?}Ps typedef T1 & result;
q%Jy>IXt } ;
C?|3\@7 template < typename T >
~9YA!48 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
[c[MQA0 {
|ZlT>u return (T & )r;
166c\QO }
]pTw]SK template < typename T1, typename T2 >
/Py>HzRE: typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
'?3z6% {
ptni'W3 return (T1 & )r1;
lA-!~SM v" }
ey\{C`(__y } ;
UZXcKl>u 8'WMspX template <>
f<altz_\q class holder < 2 >
r tmt 3 {
15o
*r public :
,Ysl$^\ template < typename T >
,T*_mDVY struct result_1
VD3MJ 8!w {
Mq lo:7
^F typedef T & result;
(,c?}TP } ;
A-C)w/7 template < typename T1, typename T2 >
yx w27~ struct result_2
-<JBKPtA {
[*{\R`M typedef T2 & result;
#Y>%Dr& } ;
VSpt&19 template < typename T >
BRXb<M^;_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
}>X\" {
Q>a7Ps@~ return (T & )r;
/,N!g_"Z }
{F+M&+`` template < typename T1, typename T2 >
s?x>Yl
% typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
'BdmFKy1 {
oT (:33$ return (T2 & )r2;
0mD;.1: }
hi
D7tb=g~ } ;
cm 9oG VIYksv
P[GX}~_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> >。
G1;'nwf} 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
) UDJ[pL@ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
avt>saR ~{,vg4L return l(i, j) = r(i, j);
j YIV^o 0 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
:e<`U~8m Tb0;Mbr return ( int & )i;
PUjoi@] return ( int & )j;
oD#<?h)( 最后执行i = j;
}#W`<,*rL. 可见,参数被正确的选择了。
>6l ;/J ,rB9esxic 1'v !9 keQXJ0 S|q!? /jqj 八. 中期总结
U|Z>SE<k 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:
')u5 l 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
XL7;^AE^Wl 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
_95}ifSVm 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
NBqV0>vR gAr`hXO |;.Pj3)- q
5v?`c *)`kx s\Pt,I@Y_ 九. 简化
=yTa,PY 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。
',H$zA?i 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
NrJ_6sjF0g 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
Y7kb1UG 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
BU]WN7]D$ +-*/&|^等
*bxJ)9B 2. 返回引用。
o!=lBfI =,各种复合赋值等
/y9J)lx 3. 返回固定类型。
i2FD1*=/? 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
q1TW?\pjb: 4. 原样返回。
P"bknXL operator,
.mT#%ex 5. 返回解引用的类型。
txml*/zL operator*(单目)
x>^3]m 6. 返回地址。
&vFqe,Z operator&(单目)
uh5Pn#da^ 7. 下表访问返回类型。
K(Q]&&< operator[]
<K,%
y(] 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
O@r.> operator<<和operator>>
ckf<N9 RrO0uadmn 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。
'6o`^u> 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
hEv=T'*,K) CP]S-o}yd template < typename Left >
k'@7ZH struct value_return
z;y^t4
^9 {
YXX36 template < typename T >
aVppOxA struct result_1
-3G 4vRIo {
97(Xu=tX
typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
S$jV|xKB } ;
<}EV*`w4 B?;' lDz* template < typename T1, typename T2 >
-Wlp=#9 struct result_2
]> )u+| {
C(V[wvL typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
~[|V3h4v } ;
Xq,UV } ;
BKC7kDK3H <?LfOSdMs^ 4fw1_pv_D 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
@e!Zc3 xb9Pc.A[ 下面我们来剥离functor中的operator()
&o*s !u 首先operator里面的代码全是下面的形式:
&c!j`86y* @K$VV^wp return l(t) op r(t)
%@lV-(5q return l(t1, t2) op r(t1, t2)
MX!u$ei return op l(t)
"U%n0r2 return op l(t1, t2)
CxbSj, return l(t) op
~K~b`|1 return l(t1, t2) op
K\{b!Cfr^ return l(t)[r(t)]
W\@?e32 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
9Z,*h-o {W5ydHXy 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:
bJQ5- *F 单目: return f(l(t), r(t));
AT B\^;n. return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Hp)X^O" 双目: return f(l(t));
n7IL7?!o return f(l(t1, t2));
`z|=~ 下面就是f的实现,以operator/为例
pk-yj~F } r}/yi struct meta_divide
;wij}y-6 {
2;r]gT~ template < typename T1, typename T2 >
\{c,,th static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
=\~E n5 {
r0\cc6 return t1 / t2;
?EI'^xg }
op hH9D } ;
f._l105. uiktdZ/f 这个工作可以让宏来做:
vk
@%R u0m5JD0/ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
$%7I: template < typename T1, typename T2 > \
8tb6 gZz static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
yicO!:bM 以后可以直接用
)Y3EQxXa DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
([:]T$0 # 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
t"<s} ~ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
I
jZ]_*^! Yim{U:F J=I:T2bV&s 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
WnD^F> @S`$C template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
m7$8k@r class unary_op : public Rettype
A2m_q>>
! {
P^ptsZ% Left l;
wL 4ZW8_ public :
2R^O,Vu*W unary_op( const Left & l) : l(l) {}
s%eyW _ 0B=[80K;8 template < typename T >
w3^NL(> typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
drW~)6Lr@ {
K K?Zm_ return FuncType::execute(l(t));
9mam ~)_ | }
exfmq i 3m3zXt template < typename T1, typename T2 >
gRBSt
M&hU typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
gks ==|s. {
bf& }8I$ return FuncType::execute(l(t1, t2));
_p\629` }
kmryu= } ;
=EQJqj1T i.3cj1 3pvYi<<D' 同样还可以申明一个binary_op
G+0><,S :6XguU template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
/\na;GI$ class binary_op : public Rettype
M70c{s`w5 {
94\t1fE Left l;
2ck4C/ h Right r;
pX@Si3G` public :
m23+kj)+VY binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
&J_Z~^ vu=me?m?( template < typename T >
_w 5RK( typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g%ubvu2t] {
t)` p@]j return FuncType::execute(l(t), r(t));
p8Iw!HE }
7_-w_"X 0axxQ!Ivx template < typename T1, typename T2 >
q# MM typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!lAD
q|$ {
U#bl=%bF return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
o/C(4q6d }
g& k58{e } ;
0o;O`/x 'l~6ErBSg oh6B3>>+ 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
:-?Ct 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Z,K7Ot0 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
(:5G#?6, 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
-T7%dLHY 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
b/t 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。。。
} ^i b 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
p~K9
B-D 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)
6R`Oh uN.> 下面是修改过的unary_op
Zmf'{t T5 3 t)v%S|k template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
@9Q2$ class unary_op
UfO7+_2 {
<\" .L Left l;
(zG.aaz*C .-0%6]
cFD public :
$6T3y8 '_dzcN,z unary_op( const Left & l) : l(l) {}
K$H
<}e3 Y>BP?l template < typename T >
,w{m3;]_% struct result_1
6-B 9na {
m*Lo|F typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
q@n^ZzTx } ;
AVG>_$< `2`fiKm template < typename T1, typename T2 >
+Ng0WS_0 struct result_2
ahJ1n< {
B<7/,d' typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
=oX>Ph+ P } ;
1DE@N1l ,Ol ( piR template < typename T1, typename T2 >
\hlR]m!C typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/-4$7qd {
'7*=`q{
return OpClass::execute(lt(t1, t2));
aQ#qRkI }
S:q$?$ [3N[i(Wlk template < typename T >
/RT%0! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
p_{("zQ {
.R5y:O return OpClass::execute(lt(t));
99=s4*xzM }
R^*K6Ad dRI^@n } ;
-h#mn2U~3r N
j4IQ<OV ,Q/Ac{C 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
p@YB?#Im 好啦,现在才真正完美了。
Zj*\"Ol 现在在picker里面就可以这么添加了:
PWB(5 f? cCY/gEv template < typename Right >
"w_N'-}# picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
rR,2UZR {
ifK%6o6 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
TZRcd~ 5$ }
@
O>&5gB1u 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。
8' K0L(3[ ;n6b%,s W`z 0" M+`Hg_#Q Y[Ltrk{ 十. bind
UsQ4~e 4- 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。
kforu!C 先来分析一下一段例子
@kFu*" ~D[?$`x: re &E{ int foo( int x, int y) { return x - y;}
1l8Etp&< bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
7v7G[n bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
B[5r|d' 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
xJZ@DR,# 我们来写个简单的。
X|DO~{-au 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
fNu'((J- 对于函数对象类的版本:
rw7_5l Ae uX Qt template < typename Func >
(08I struct functor_trait
Pw0Ci {
?=;qK{)37 typedef typename Func::result_type result_type;
^Q+i=y{W } ;
m~#%Q?_ % 对于无参数函数的版本:
&o3K%M;C? BxK^?b[E8 template < typename Ret >
sZ&G%o struct functor_trait < Ret ( * )() >
*e#<n_%R {
1w(JEqY3h: typedef Ret result_type;
sJ
z@7. } ;
a4i:| 对于单参数函数的版本:
5S{7En~zUE X"fh@. template < typename Ret, typename V1 >
[&?8,Q( struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
w$Ot{i|$( {
U`|0 jJ typedef Ret result_type;
v%{.A) } ;
%wptZ"2M 对于双参数函数的版本:
k0-G$|QgIp cLY c6 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
qU6nJi+-I struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
US [dkbKo {
mqff]m typedef Ret result_type;
E\nv~Y?SG } ;
X>YsQrK(ig 等等。。。
JwnQ0
e 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
X[gn+6WB% L6Wt3U`l template < typename Func >
dsx]/49< struct func_return
BvrB:%_: {
fFvF\ template < typename T >
CzCQFqXI struct result_1
xVL5'y1g B {
=qy=-j] typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
4_ v]O } ;
YwY74w: c#IYFTz template < typename T1, typename T2 >
{gNV[45 struct result_2
>gwz,{ {
5}$b0<em~ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
&UCsBqIY } ;
4MuO1W- } ;
2Qp Hvsl_ E{^ XlY ~ 9)"! 最后一个单参数binder就很容易写出来了
fb~=Y$| p[lNy{u~M template < typename Func, typename aPicker >
$;M:TpX class binder_1
dz
[!-M {
r0d35 Func fn;
|tR
OL9b aPicker pk;
v:Tzv^ public :
`@[c8j7 4wd&55=2 template < typename T >
2&c9q5.b struct result_1
ZOXIT(mg {
/&F,V+x typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
6
5y+Z } ;
Y{v(p7pl Hn>B!Bm* template < typename T1, typename T2 >
I1oje0$ struct result_2
#_Z$2L"U {
%>-@K|:gS typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
N>(g?A;
Z+ } ;
:ISMPe3' r78TE@d binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
P0H6mn* wn_b[tdxq template < typename T >
x8\A<(G_M= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
aLJ(?8M@ {
:1t~[-h^ return fn(pk(t));
3d<HN6&U }
P =3RLL<l template < typename T1, typename T2 >
W^3uEm&l!) typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
322jR4QGr {
C2Xd?d return fn(pk(t1, t2));
jM-)BP6f4 }
&E xYXI } ;
x+f2GA$ 5JEbe DvvT?K 一目了然不是么?
`n$5+a+ 最后实现bind
lWBb4 !l pV4Whq$ mUS_(0q template < typename Func, typename aPicker >
OHiQ7#y picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
w
=.Fj {
[mEql,x3 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
U=hlu }
Y"-^%@|p k}
]T;|h] 2个以上参数的bind可以同理实现。
\J+* 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。
8NaqZ+5x ,`ZYvF^% 十一. phoenix
+)2s-A f- Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
`tjH< *tm0R> ?! for_each(v.begin(), v.end(),
JXyM\}9-X (
Qne/g}PD` do_
~"UV]Udn [
(JM4R8fR& cout << _1 << " , "
%tG*C,l] ]
22f`LoM .while_( -- _1),
b~nAPY6 cout << var( " \n " )
OKFtl )
/-#I_>:8' );
+cD!1IT: H[DUZ,J 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:
aW!@f[%~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
#j *d^j& operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
PJ='tJDj 那么我们就照着这个思路来实现吧:
5/po2V9) ?nP*\8 ('-JY template < typename Cond, typename Actor >
;FZ@:%qDm class do_while
`,Ph/oM {
*N{emwIq Cond cd;
H\XP\4#u Actor act;
)T;?^kho public :
$95h2oXt template < typename T >
UI>Y0O struct result_1
3e(ehLc4DJ {
sZW^!z typedef int result_type;
h6} lpd } ;
pZtu&R%GU ew"v{=X do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
e9Nk3Sj] l x,"EOP template < typename T >
fu90]upz~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X/N0LU(q {
Zh_|m#) do
;|UF)QGa2 {
bQ~j=\[r act(t);
x' .:&z }
-!c"k}N= while (cd(t));
u%.$BD Hg return 0 ;
da (km+ }
@:KJYm[ } ;
26xXl|I yRo-EP :O(^w}sle 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
jg?x&'u\) 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。
{J^lX/D 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。
d6W SL;$ 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。
!"eIV@7 下面就是产生这个functor的类:
WJ_IuX51' :]J Ye* ?(R]9.5S template < typename Actor >
JGuN:c$ class do_while_actor
I_A@BnM{I {
.l@xsJn Actor act;
_Gu-
uuy public :
Vb9',a?#n do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
.nyfYa+ 1&e} ms template < typename Cond >
=C~/7N,lW] picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
b!)<-|IK } ;
TC<@e<-%Sq C:Hoq( Zfyo-Wk 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
qG<$Ajiin 最后,是那个do_
&gjF4~W] qbv#I; q`pP$i: class do_while_invoker
|^A ;&// {
YX`7Hm, public :
P{u0ftyX} template < typename Actor >
'3?\K3S4i do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
}Q";aU0^ {
u;`U*@ return do_while_actor < Actor > (act);
/tUy3myJ }
i\dc>C ; } do_;
3\Xbmq8} lg(bDKm 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
*k19LI.5 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
hXA6D) 最后来说说怎么处理break和continue
]8T!qS(UJd 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。
sVl-N&/ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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