一. 什么是Lambda
8MtGlW%Eh 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
C2I_%nU Z1 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,
b\!_cb~ "@ $( kF# LA5(sp@O 0i>5<ej,f class filler
k%#EEMh {
4.aZ#c91_ public :
FVbb2Y?R void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Lg.gfny[(t } ;
R+z2}}Z!` Y\P8v ;[YG@-"XZ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
7Q9 w?y~c "+nRGEs6 cwlRQzQ( 4e7-0}0 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
s
5Qcl;} 4E+e}\r:6 -d/
=5yxL 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
JFmC\ pYEMmZ?L 7xlkZF Mb}QD~=M 二. 战前分析
8kIksy 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
2@],ZLa 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
ML
9' | Of#u +TL%-On for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
4F:\-O /* --------------------------------------------- */
K@]4g49A/j vector < int *> vp( 10 );
eM6<%?b transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Dml;#'IF3 /* --------------------------------------------- */
v ;{#Q&( sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
_;y9$"A /* --------------------------------------------- */
Gb6 'n$g int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
d7y[0<xM /* --------------------------------------------- */
u&vf+6=9Dd for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Hvi49c]] /* --------------------------------------------- */
2l'6. for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
jB2[( <'Eme g:@#@1rB6 oZgjQM$YP 看了之后,我们可以思考一些问题:
h(dvZ=
% 1._1, _2是什么?
^{`exCwMx 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。
.~;\eW [ 2._1 = 1是在做什么?
?l{nk5,?-Y 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。
5C]x!>kX 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。
,&.!?0+ !;A\.~-!G %sP*=5?vA 三. 动工
"&u@d~`-n 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
H*R"ntI?w ^^$s%{ep" IEi^kJflU U7F!Z(
9 template < typename T >
B9z?mt'|r) class assignment
JH9J5%sp {
S%>]q
s T value;
0s[Hkhls public :
+ &Eqk assignment( const T & v) : value(v) {}
iYoMO["X template < typename T2 >
7JH6A'& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
X+9>A.92 } ;
ZLejcYS ouQ T M6jy\<a 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
~36!?&eA8 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
g3y~bf q|(HsLs tyFzSrfc ^nz.j class holder
KZE,bi:~ {
rb.N~ public :
$UWZDD template < typename T >
6bC3O4Rw assignment < T > operator = ( const T & t) const
_`T_">9r {
}my`K return assignment < T > (t);
S,UDezxg }
5t]H?b8 } ;
a1lh-2xX q0vQa ,f>k%_U} 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:
Y:[u1~a &h/Xku&0 static holder _1;
U5de@Y Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
DvvK^+-~ g2_"zDiw2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
onzxx4bax 而不用手动写一个函数对象。
ON(kt3.h k9!{IScq F JyT+ Dp9+HA9t 四. 问题分析
(!WD1w 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。
UaeXY+O 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。
:vbW 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
O\r0bUPE 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
{P_.~0pc* 下面我们可以对这几个问题进行分析。
6i/(5 nQ .ioEIs g 五. 问题1:一致性
xy;;zOh` 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?|
R\[e!g*I 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
sPIn|d
;i+jJ4 struct holder
3!]rmZ-W {
(GfZ* //
=Xr.'(U template < typename T >
tWcHb # T & operator ()( const T & r) const
VOLj>w {
gPPkT" return (T & )r;
RA
L~!"W }
@q)d } ;
P&Vv/D j8sH|{H!Nq 这样的话assignment也必须相应改动:
OneY_<*a< D0f] $ template < typename Left, typename Right >
J|7 3.&B class assignment
>hIu2jm {
&};zvo~P. Left l;
es7=%!0 Right r;
nxFBI D public :
"w<#^d_6 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
kAUymds;O template < typename T2 >
ef4 i:. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
~P-mC@C } ;
w7L)'9 p!%pP}I 同时,holder的operator=也需要改动:
OjA,]Gv6 CqC`8fD1 template < typename T >
9\(|
D# assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Q3?F(ER@ {
z
F;K return assignment < holder, T > ( * this , t);
Q"#J6@ }
fk-RV>yr X:{!n({r= 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。
A04U /; 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
-KbYOb !&E-}}< return l(rhs) = r;
:ShT|n7 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。
jPkn[W#
6 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
aN3;`~{9 ?a]mDx>xh template < typename Tp >
)4 ;`^]F class constant_t
0"z9Q\{} {
,V}WM%Km const Tp t;
_yR^*}xJb public :
K3uRs{l| constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Vxt+]5X template < typename T >
BZ^}J!Q'* const Tp & operator ()( const T & r) const
1o>xEWt:0K {
veECfR; return t;
(/]
J3 }
tZo} ;|~' } ;
fc>L K7M M',?u 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
klhtKp_p 下面就可以修改holder的operator=了
2Tppcj v [2cD:JL template < typename T >
_@/8gPT*i assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
j] [,J49L {
q@2siI~W return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
c&Q$L } }
/Z4et'Lo ?aMOZn? 同时也要修改assignment的operator()
d/@,@8: <OPArht template < typename T2 >
L}NSR T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
}<:}XlwT% 现在代码看起来就很一致了。
/qw.p# QS`] 六. 问题2:链式操作
1h5 Akq 现在让我们来看看如何处理链式操作。
C7AUsYM 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。
}(u
ol 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。
_SkLYL!=9 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。
kG*~|ma 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
[Vt\$ 8dhUBJ0_ template < typename T >
=vhm} struct result_1
<a+Z;> {
|Q>IrT typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
>LuYHr } ;
a[TMDU;(/4 T[j,UkgGo 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:
ml$o5&sN k VQ\1! template < typename T >
Aiea\jBv struct ref
<9
;!3xG {
{l>hMxij typedef T & reference;
jZ;
=so } ;
Y6d@h? ht template < typename T >
qIqM{#' ^ struct ref < T &>
a.6(K {
@=kSo
-SX typedef T & reference;
as=LIw}Q4 } ;
%~S&AE- DlNX 3 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
|^H5^k "Bv _J [P[(ab template < typename T >
xkR0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
GuL<Z1<c {
>F&47Yn return l(t) = r(t);
cCc(fF*^ }
)\^-2[; 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。
$,'*f?d 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
\uMLY<]P N}YkMJy 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
~e.L.,4QZ8 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
gPc=2 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
I++. ee +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Ti&z1_u 最后的布局是:
8HdAFRw Add
-|\ZrE_h / \
^sg,\zD 'X Divide 5
sn>~O4" / \
Ecx<OTo _1 3
WMP,\=6k0 似乎一切都解决了?不。
kO-(~]; 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。
S 6,.FYH 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。
xn|(9#1o 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:
q"_QQ~ N)>ID(}F1 template < typename Right >
Zj4Uak assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
GowH]MO Right & rt) const
jlg(drTo {
CVR3
A' return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
5rUdv}. }
.3!1` L3 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
@ur+;IK$ 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。
T9q-,w/j; 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。
aFIw=c(nP 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。
W`*r>`krVJ 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。
/5AJ.r 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?
lB[kbJ 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:
s(roJbJ_; 7vj2
`+r. template < class Action >
dGTsc/$ class picker : public Action
:p6M= {
gKCX|cULY public :
FNId; picker( const Action & act) : Action(act) {}
]jRfH(i // all the operator overloaded
o,3a4nH; } ;
pcI uN PE 5G 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。
9JKEw 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:
EAby?51+ F1Bq$*'N$w template < typename Right >
y L~W.H picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
-1@<=jX3_ {
$
o#V# return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
`pZm?}K }
fLAw12;^ ;P&OX5~V Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
N$:8,9.z 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。
w"&n?L eGbGw template < typename T > struct picker_maker
FN) $0 {
b*Q&CL typedef picker < constant_t < T > > result;
GNJj=1Lsd } ;
R_S.tT! template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
?#Q #u|~ {
2T[9f;jM' typedef picker < T > result;
zs#@jv$ } ;
yJe>JK~) Lbb0_-'] 下面总的结构就有了:
Nu~lsWyRI5 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。
% +\."eC 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。
',5ky{ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
=zs`#-^8 至此链式操作完美实现。
]L}dzA?: j^2j&Ta U_c *6CK 七. 问题3
DkAAV9* 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。
yyy|Pw4:Z ,izO{@We2{ template < typename T1, typename T2 >
6Sn .I1Wy ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r0 uwPf {
NSA-}2$ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Tc3yS(aq }
liz~7RY4 WvZ8/T'x 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:
}|5Pr(I c_!cv":s template < typename T1, typename T2 >
l0i^uMS struct result_2
gt w Q- {
)B8$<sv typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
r^ ZEImjc } ;
D=&Me=$ K8Y=S12Ti 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?
uOdl*| T? 这个差事就留给了holder自己。
$\y'IQ% gjzuG<7m x;<W&s}( template < int Order >
CYYU7 class holder;
cq4Ipe template <>
>Wg hn:^ class holder < 1 >
ls)%c {
%vi<Aseg public :
As<bL:>dE template < typename T >
Jo23P.#< struct result_1
1|-Dj| {
8E]F$.6U typedef T & result;
RhLVg~x } ;
ZO c) template < typename T1, typename T2 >
o J;$sj struct result_2
%z4Nl$\ {
c=.(!qdH typedef T1 & result;
B~Xw[q } ;
mUF,@>o template < typename T >
p0<\G typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
<B8!.|19 {
iTU5l5U z return (T & )r;
fkNbS }
e'D&8z_; template < typename T1, typename T2 >
I"7u2"@-8j typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
O/(xj2~$J {
vTw>JNVI return (T1 & )r1;
GYUn6P }
yd`mG{Z } ;
'u<juFr y;@:ulv[ template <>
"o}+Ciul class holder < 2 >
=P
#] {
Aj+F
|l public :
1Nd2{( template < typename T >
7g}w+p> struct result_1
x>`%DwoRI {
(mt k 4 typedef T & result;
_MX>#!l } ;
.];=Pu^ template < typename T1, typename T2 >
(n9gkO&8" struct result_2
cJ
@Wt>YI {
03S]8l typedef T2 & result;
HBx=\%;n } ;
Z^MNf template < typename T >
xbYi. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
dT1H {
0T5L_%c return (T & )r;
UH/\ }
,f;}|d:r template < typename T1, typename T2 >
2Dj%,gaR typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~|xA4u5LG {
yhA6i return (T2 & )r2;
M%;hB*9 }
L.0mk_& } ;
]G< Vg5 a ]tVd# Px`!A EFd[ 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> >。
Q9G;V]./ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
xLH)P<^`C 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
CooQ>f ^iw'^6~ return l(i, j) = r(i, j);
(|1A?@sJ#h 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
ptxbDzOz Qe0lBR?H return ( int & )i;
uT7B#b7 return ( int & )j;
gz#i.- 最后执行i = j;
q 2:6QM& 可见,参数被正确的选择了。
h
Pa_VrH \%N!5>cZ{ Oh6fj}eK !lc[ _1 !OlQ 八. 中期总结
HLaRGN3, 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:
!.(P~j][ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
d8=x0~7 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
8::$AQL3 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
?[Q3q4
yx&51G$ ;8{4!S&b |kV*Jc k q6`b26 mahJSz(3 九. 简化
ktBj|-'> 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。
ZO$m["| 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
91-o}|3v 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:
I5n^,@md 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
$jqq
`n_ +-*/&|^等
UH-*(MfB 2. 返回引用。
WQL\y3f5 =,各种复合赋值等
S<@7_I 3. 返回固定类型。
%Ax3;g# 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
%
*INT 4. 原样返回。
Tl[!=S operator,
v4c[(& 5. 返回解引用的类型。
P?B;_W+~A. operator*(单目)
LKOwxF#TKT 6. 返回地址。
Rww{:R operator&(单目)
w\i\Wp,FP 7. 下表访问返回类型。
(w/T-* operator[]
Xe:jAkDp 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
B
s#hr3h- operator<<和operator>>
.|b$NM K<ft2anY5 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。
+kO!Xc%P& 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
(UvM@]B q[W
0 N> template < typename Left >
:hFIl0$,"3 struct value_return
4V i`* ! {
1A G<$d5U| template < typename T >
$ig0j` struct result_1
DiwxXqY
{
T)TfB( typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
8xV9.4S } ;
$r8 ^0ZRr "(z5{z?S template < typename T1, typename T2 >
vyX\'r.~7 struct result_2
r6}
|hpJ8 {
Q)"Nu.m
& typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
@As[k2 } ;
c[4i9I3v } ;
`e|0g"oP <vh/4 kJzoFFWo$ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
kG@@ot" n *|>d 下面我们来剥离functor中的operator()
h
WtVWVNL 首先operator里面的代码全是下面的形式:
2ZMb<b4H e .2ib?8 return l(t) op r(t)
{kCw+eXn? return l(t1, t2) op r(t1, t2)
p~^D\jR. return op l(t)
'H&2HXw&2 return op l(t1, t2)
XJ` ]ga return l(t) op
Z/0fXn}) return l(t1, t2) op
(SDr!!V< return l(t)[r(t)]
uU <=d return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
JedmaY06= L>9V&\ 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:
8WbgSY` 单目: return f(l(t), r(t));
f'-i o<. return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
aM2l2 双目: return f(l(t));
;q:zT\A return f(l(t1, t2));
$M lW4&a| 下面就是f的实现,以operator/为例
Ax?y O%(fx!c` struct meta_divide
kabnVVn~ {
uK$9Ll{lk template < typename T1, typename T2 >
q[`]D7W
" static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
6[LM_eP {
(-xS?8x$ return t1 / t2;
|_*O '#jx }
-o[x2u~n\ } ;
=;3Sx::= 7/ysVWt 这个工作可以让宏来做:
Z&4&-RCi WDc+6/< #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
EQ`(yj template < typename T1, typename T2 > \
{G}.b)9FG static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
0Lc9M-Lg 以后可以直接用
L z!,kwg DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
!?p%xj? 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
6c"0})p (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。。。)
+5o8KYV =Z+nz^'b RIXMJ7e7 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
RHq/JD- Z!@~>i template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
*-q"3D` class unary_op : public Rettype
0]=i}wL 8 {
8x8uo Left l;
V9(@Y public :
=aj/,Q] unary_op( const Left & l) : l(l) {}
X*39c
b(b ng:9 l3x template < typename T >
ph [#QHB typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
pUq1|)g {
[*H N" return FuncType::execute(l(t));
4.h=&jz& }
X M#T'S9y8 .ir<s>YM template < typename T1, typename T2 >
Q/I!}C4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`'c_=<&n {
x&9hI return FuncType::execute(l(t1, t2));
gb> }v7 }
fX.>9H[w@~ } ;
4%}*&nsI-Z
HA`@7I >`wV1^M6? 同样还可以申明一个binary_op
[}8|R0KF 2?,EzBeal template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
"D'B3; uWK class binary_op : public Rettype
,(?po('] {
#hf
ak Left l;
\2}bi:e6 Right r;
5ish\" public :
{%{`l- binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
@t`Xq1 gk+h8 LZ template < typename T >
8J~1-; typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!Mim@!5M {
&f^l^K5: return FuncType::execute(l(t), r(t));
Jn3 An }
1Q4}'0U4 $Y_i4( template < typename T1, typename T2 >
1jPJw3"3h typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&S]@Ot<z {
F;[T#N:~ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
X
9%'|(tL }
;D
s46M-s } ;
x{,q]u / m-DsY >O?U=OeD 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
J?}WQLVP' 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
2@~M4YJf DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Z]WnG'3N 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。
!]fQ+ *X0g 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
q7Dw_< 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。。。
o{EC&- 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
iMFgmM| 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)
E%v?t1>/ 下面是修改过的unary_op
E}_[QEY;Y 6,LubZFD template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
wm")[!h)v class unary_op
(_*5oj- {
X*Dj[TD] Left l;
W4U@%b do lGk{LO) public :
pY~,(s|Qb b0A1hb[| unary_op( const Left & l) : l(l) {}
T<@ cd|` Fxqp-}: template < typename T >
n?ctLbg struct result_1
|'+eMl {
#8bsxx!s typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!\#_Jw%y } ;
<b?!jV7 u4neXYSy template < typename T1, typename T2 >
a9Z%JS] struct result_2
Ppt2A6W {
80 Y\|) typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
saAxGG } ;
^1x*lLf M- 2Tz[ template < typename T1, typename T2 >
ls `,EFF typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+|{RE.DL {
f%)zg(YlO return OpClass::execute(lt(t1, t2));
$GQ-(/ }
KdUnD4d za9)Q=6FD template < typename T >
)VK }m9Ae typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Za7q$7F7Bc {
P^Q[-e{ return OpClass::execute(lt(t));
maY4g&'f }
k@D0 {z I3:[= ,5 } ;
(?kl$~&| l|+BC ?D)<, 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
TLf9>=
OVh 好啦,现在才真正完美了。
x]{E)d"! 现在在picker里面就可以这么添加了:
j0GMTri3 ?$Wn!"EC8 template < typename Right >
CGP3qHrXt picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Bo+DJizu {
_l],
"[d return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
a=$t &7;, }
gx:;&4AD 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。
lvpc*d|K *tX{MSYW 9Sq%s& 5P hX"7 hv$m4,0WB 十. bind
f8<o8*`7 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。
R%H$%cnj 先来分析一下一段例子
%F9{EXJy o}'bv $hVYTy~} int foo( int x, int y) { return x - y;}
]PP:oriWl bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
4YMX|1wd) bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
)Vk6;__ 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。
";w}3+R 我们来写个简单的。
#W2[ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Y'3}G<'% 对于函数对象类的版本:
asgF1?r FNQX7O52 template < typename Func >
's!-80sd struct functor_trait
ExXM:1 e26 {
_uu<4c typedef typename Func::result_type result_type;
cj|*_} } ;
u%d K ig 对于无参数函数的版本:
%_aMl w$5A|%Y+V} template < typename Ret >
PS" .R_" struct functor_trait < Ret ( * )() >
wFIh6[3 {
TfZ6F8|B typedef Ret result_type;
MZSxQ8 } ;
Ti;Ijcq8 对于单参数函数的版本:
p(m1O70C qy!Ou3^ template < typename Ret, typename V1 >
X#UMIlU struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
wj|x:YZ* {
>7U>Yh typedef Ret result_type;
j#6|V]l } ;
&MgeYpd 对于双参数函数的版本:
\hP=-J [~C jN+N(pIi.o template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
X7|.T0{=x struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
QI[}(O7#6 {
.2\0~x"" typedef Ret result_type;
4oXb Pr> } ;
HT_TP q 等等。。。
Y/8K;U| 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
[$(R#tZ+ GfyX'(ge template < typename Func >
|\uYv|sT struct func_return
bv
dR"G {
h?yG<>wI template < typename T >
=S]a&*M struct result_1
Px'!; {
F[7x*-NO- typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
bT!($?GNdg } ;
snp v z1iS 9f}XRz template < typename T1, typename T2 >
)06iV struct result_2
"n\%_'R\hH {
E)t typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
8C.!V =@\ } ;
6j8<Q 2
} ;
jUjr6b" !m{2WW- nyT[^n 最后一个单参数binder就很容易写出来了
xwzT#DXGJ Rh] P8 template < typename Func, typename aPicker >
SLk2X;c]o class binder_1
a%J6f$A# {
dyFKxn`, Func fn;
qG>DTKIU aPicker pk;
I8op>^N" public :
jlKGXD)Q[ U06o;s( template < typename T >
EH+~].PJd struct result_1
.1*DR]^` {
L]2<&%N2 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
R+$8w2# } ;
GG'Sp53GE 7-9;PkGG.A template < typename T1, typename T2 >
N^elVu4 K struct result_2
^4`&EF {
_&
4its typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
+3bfD } ;
? Ekq6uz\) H^CilwD158 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
{B yn{?w '%3{jc-} template < typename T >
I Ru$oF} typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
G79C {|c\ {
J/4y|8T/y return fn(pk(t));
a|N0(C }
J35l7HH template < typename T1, typename T2 >
v`G U09 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~2N-k1'-' {
"L~@.W!@ return fn(pk(t1, t2));
^[M~K5Y }
hrM"Zg } ;
5(}H
? ^)cM&Bxt% hBCR]='] 一目了然不是么?
GMFc K= 最后实现bind
CT5Y/E?} ~440#kj< u"F;OT\>g template < typename Func, typename aPicker >
iAQvsE picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
PF ;YE6 {
|qL;Nu,d return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
FH n,]Tfx }
^L~ [+|
o?R,0 - 2个以上参数的bind可以同理实现。
Ry%YM,K3 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。
tvWH04T KHJ=$5r) 十一. phoenix
mW$ot.I Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
-iQsi4 "<dN9l> for_each(v.begin(), v.end(),
A. Nz_! (
*Pb.f do_
tq E>Zx=X [
Q}uG/HI cout << _1 << " , "
O`[]xs ]
*#ompm .while_( -- _1),
s4IKSX cout << var( " \n " )
ip5u_Xj? )
r|8V @.@i );
x\;GoGsez 3Bd4
C]E 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:
dt.-C_MO 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
zlX!xqHj operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
59qnEIi 那么我们就照着这个思路来实现吧:
GHrBK& |2UauTp5yK HU3Vv<lz template < typename Cond, typename Actor >
/lUk5g^j class do_while
/Y ^7Rl {
c20|Cx2m Cond cd;
.5k^f5a Actor act;
M7H~;S\3IM public :
]EX--d<_` template < typename T >
7+]F^
6 struct result_1
B=x~L {
T.euoFU{Z typedef int result_type;
k*9%8yi_ U } ;
{1 HB!@%,( rH^/8|}&s do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
"11j$E9#\n <d<RK@2- template < typename T >
9_`3IJ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
- coy@S=.' {
e>(Wvb&4 do
h=wf>^l {
B$EK_@M act(t);
|=OpzCs }
b2%blQgo while (cd(t));
/op/g]O} return 0 ;
RQJ9MGw }
.hnF]_QQ } ;
.kzms 9w$7VW; a:xgjUt&5 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
{N@Y<=+: 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
JbVi1?c 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
6A@Lj*:2m 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
VG#$fRrZ 下面就是产生这个functor的类:
:EaiM J_= {C, #rj ^8U6"O6|X template < typename Actor >
a#6,#Q" class do_while_actor
A9.;>8!u {
92NC]_jw Actor act;
-q|*M:R public :
| )S{(#k do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
i&B?4J) T7X!#j"\ template < typename Cond >
EXH!glR[$ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
2tlO"c:_/ } ;
'NRN_c9 Hm<M@M$aG -<12~HKK:: 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
gtl;P_ 最后,是那个do_
aSxG|OkKy Ny[s+2? "Vq@bNtu+ class do_while_invoker
(#lm#?<) {
fLc!Sn.Y public :
V4qZc0<,H
template < typename Actor >
!4!S{#<q do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
6#/LyzZq| {
3 pHn_R return do_while_actor < Actor > (act);
U
&f#V=Rg }
>dcqPNDg1^ } do_;
1_XO3P\ nN!vgn
j 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
la1D2 lM 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
MH2OqiCI 最后来说说怎么处理break和continue
<m:4g
,6 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。
>J?jr&i 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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