一. 什么是Lambda
IInsq 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
P"Scs$NOU? 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,
+qWrm|O] ~PTqR2x N7wKaezE dy}O6 class filler
Qb N7sg~~ {
slQxz;t public :
cC4 2b2+
void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
GlVb |O" } ;
/ LH#
3 *y}<7R $]
gwaJ: 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:
p)x*uqSd H'2J! /V ,qj1"e n#US4&uT4A for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
3 L:s5 #Epx'$9 5qe6/E@ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
!ek};~( %(P\"hE' 5xS
ze; $i|c6& 二. 战前分析
O<*l"fw3 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
b`9J1p.; 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
,k9@%{4 l EMTAl;P MV(Sb:RZ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
fwN'5ep /* --------------------------------------------- */
6Mh;ld@ vector < int *> vp( 10 );
F2N)|C< transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
sy\w ^] /* --------------------------------------------- */
wU"0@^k]< sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
k2-:!IE /* --------------------------------------------- */
FFG/v`NM int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
L[j73z' /* --------------------------------------------- */
9 rMP"td for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
<[oPh(!V /* --------------------------------------------- */
5z T~/6-( for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
&'mq).I2 eG@0: Ala~4_" WL +,g"8&> 看了之后,我们可以思考一些问题:
^xNs^wC. 1._1, _2是什么?
,A{'lu 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
*GGiSt 2._1 = 1是在做什么?
*EB`~s 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
^D}]7y|fm Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
e@`"V,i ZCcKY6b sOf;I]E| 三. 动工
1DTA Dh0 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
t_+Xt$Q7C #s}cK {hNvCk (C&Lpt_ template < typename T >
%XQ!>BeE class assignment
d3IMQ_k {
2_i9
q>I T value;
j "^V?e5 public :
2!Gb4V assignment( const T & v) : value(v) {}
O^2@9
w template < typename T2 >
hoOT]Bsn T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
M'gL_Xsei } ;
T,
z80m} 5gg
Yg$ b@>MA 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
5;alq]m7 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
)5j1;A:gr drM@6$k K:cZq3F ^z^zsNx class holder
} 5nVZ; {
h,!#YG@> public :
f6*6 *= template < typename T >
HtN!Hgpwg assignment < T > operator = ( const T & t) const
-aV!ZODt {
A><q-`bw return assignment < T > (t);
$GI
jWlAh }
Pw:{ } ;
g,YJh(|#{ Hd8 O3_5 eF06B'uL 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:
70MSP;^ rZi\ static holder _1;
rYP72< Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
;UnJrP-if j}.,|7X for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
oZ!1^o3V 而不用手动写一个函数对象。
ElK7jWJ+ ~x #RIt tW8&:L,m lR8Lfa*/7 四. 问题分析
jI;iTKjB( 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。
"dItv#<:} 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。
^{m&2l&87 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
:,f~cdq= 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
;dR4a@ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
DDwj[' R
A|90Ps 五. 问题1:一致性
:p|wo"=@Ge 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?|
y+"6Y14 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
*i)3q+%. d8p<f+ struct holder
M#CYDEB {
c2o.H!> //
-yJ%G1R template < typename T >
6]D%|R,Q#} T & operator ()( const T & r) const
IHs^t/;Iv {
f7y3BWOi] return (T & )r;
MJ..' $>TC }
6A;,Ph2 } ;
VHbQLJ0 N,?4,+Hc- 这样的话assignment也必须相应改动:
$[*QsU%% CwL8-z0 Jn template < typename Left, typename Right >
ulAOQGZ class assignment
d J|/.J$d {
Ks>l=5~v| Left l;
S5(VdMd"^ Right r;
iKVJ
c=C public :
t~0!K;nn assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
n]Z() "D template < typename T2 >
!^FR a{b T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
(=eJceE! } ;
~5@bWJ wa f)S= 同时,holder的operator=也需要改动:
":meys6t# Gkr?M^@K template < typename T >
\kS:u}Ip! assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
oz[Mt
i* {
H-g
CY|W return assignment < holder, T > ( * this , t);
|3SM }
"+{>"_KV M. o}? 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。
# ^q87y 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
,g~Iup t8:QK9|1 return l(rhs) = r;
m~;}8ObQE 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。
R<eD)+ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
IJQ"
*; O+w82!<: template < typename Tp >
5 >c,#* class constant_t
W3M1> ( {
n8RE const Tp t;
a@v}j& public :
O>tz;RU constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
DN 0`vl{* template < typename T >
\|f3\4;! const Tp & operator ()( const T & r) const
,l )7]p*X {
CEXD0+\q return t;
ar[I|
Q_ }
=g3o@WD/G } ;
Z.$)# vM5 BufXnMh. 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
kwAL]kI 下面就可以修改holder的operator=了
QMQ\y8E r
Y#^C template < typename T >
0n)99Osq(u assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
R[vA%G {
- xE%`X return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
;%`oS.69 }
TO5#iiM) $sS;#r0 同时也要修改assignment的operator()
HD~o]l=H L}hc|(: template < typename T2 >
Gzw9E.Hk T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
^/M-*U8ab 现在代码看起来就很一致了。
l+XTn;cS }|9!|Q 六. 问题2:链式操作
?qJt4Om 现在让我们来看看如何处理链式操作。
LLD#)Jl{? 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
7)zF8V 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
xN +Oca 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
3[r9v!l 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Ej#pM. |?\J,h template < typename T >
'i;/?'!W6 struct result_1
De^Uc {
#O,;3S typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
4m"6$ } ;
'wT !X[jF EFdo-.Ax 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:
CY</v,\:# ,~nrNkhp template < typename T >
Cw$7d:u struct ref
r-8fvBZ5 {
)[np{eF.k typedef T & reference;
{7Qj+e^ } ;
8_=MP[(H template < typename T >
4T??8J-J struct ref < T &>
VtYrU>q {
$i9</Es
P typedef T & reference;
es!>u{8) } ;
Em]2K: 5D6 ,B 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
,ui=Wi1 `3?5Z/,y template < typename T >
,k |QuOrCh typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
`)TuZP_) {
c_Lcsn return l(t) = r(t);
!e?2
x@J }
]y\Wc0q 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
_L%
=Q ulu 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
pZ)N,O3 FByA4VxB 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
\<u _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
}MIg RQ9 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
X0 ^~`g +5 调用divide的对象返回一个add对象。
EN/r{Cm$B 最后的布局是:
mhW*rH*m Add
}Hy4^2B / \
/*1p|c ^ Divide 5
! z6T_;s / \
9$s~ `z) _1 3
4o3TW# 似乎一切都解决了?不。
=Y
{<&:%( 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。
_@@.VmZL 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]Dq1q8` 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:
A/TCJ#>l CNl @8&R template < typename Right >
wBI>H
7A assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
A/sM
?!p>_ Right & rt) const
&HB!6T/ {
|
{Tq/ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
W4p4[&c| }
Qpocj: 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
$nqVE{ksV 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。
YLv5[pV 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。
VM}7 ~ 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。
@
D.MpM}~ 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。
`qm$2 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
+5"Pm]oRbx 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:
N1yx|g: $!7$0WbC template < class Action >
C$4!|Wg3 class picker : public Action
BFswqp: {
a\B'Qe+ public :
-8Q}*Z picker( const Action & act) : Action(act) {}
~v6]6+ // all the operator overloaded
i9eE/
. } ;
c>%%'c ^i!I0Q2yd 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。
vw6DHN)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:
\rM5@
Vf ows3% template < typename Right >
+}x\|O picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
[w{x+6uX' {
#+8G` return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
i\dd }
5pH6] $ KnC:hus Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
SNc $! 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
|+Cd2[hN )1gOO{T]h? template < typename T > struct picker_maker
0y`r.)G {
w5`EJp8MC typedef picker < constant_t < T > > result;
`Sal-|[Cv[ } ;
"sYZ3 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
3QDz9KwCAw {
?$.JgG%Z+g typedef picker < T > result;
w >w zV=R } ;
?izl#? p&2oe\j$, 下面总的结构就有了:
p :zRgwcn functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
#|/+znJm picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
?T)M z
q} picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
X16vvsjw5 至此链式操作完美实现。
l#TE$d^ym "t%Jj89a\ F^CR$L& K 七. 问题3
t!\B6!Fo 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
&3 *#h ?N=`}}Ky- template < typename T1, typename T2 >
;r}yeISf ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
R(f6uO!m {
@?*;
-]#) return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
^$s&bH'8 }
y I} > kD}vK+ 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:
LZDJ\"a- INY?@in template < typename T1, typename T2 >
rE%HNPO struct result_2
'7
t:.88 {
3.6Gh|7 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
'"T9y=9]s } ;
*tfD^nctO vZ1?4hG 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?
X#tCIyK,nV 这个差事就留给了holder自己。
QzxEkTc; ?2,{+d | &qP0-x) template < int Order >
n(W&GSj|u9 class holder;
[l}H%S template <>
O9rA3qv
B class holder < 1 >
sGx3O i {
!oYNJE Y7 public :
9XhcA template < typename T >
3)y=}jw struct result_1
06z+xxCo {
w+$~ds typedef T & result;
4UHviuOo8 } ;
B.:1fT7lI template < typename T1, typename T2 >
1#9PE(!2 struct result_2
S$
k=70H {
<m~{60{ typedef T1 & result;
zKT4j1h } ;
u82 (`+B template < typename T >
J,J6bfR/ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
CA5T3J@vAQ {
v.hQ9#: return (T & )r;
$HCgawQ }
*U-:2uf template < typename T1, typename T2 >
T+oOlug typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
B!U;a=ia {
5A+@xhRf return (T1 & )r1;
*T~b
ox }
1024L; } ;
e*Y<m\* ^!z(IE' template <>
MT6"b class holder < 2 >
-Jt36|O {
Z!3R public :
8nwps(3 template < typename T >
r7FJqd struct result_1
@`ii3&W4 {
2R W~jn" typedef T & result;
'Fql;&U
> } ;
*c
9S. template < typename T1, typename T2 >
/vC!__K9: struct result_2
}X. Fm'` {
@^/aS;B$> typedef T2 & result;
^7yaMB! } ;
hkdF template < typename T >
FY`t7_Y?GV typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
+X`&VO6~ {
R{ udV return (T & )r;
Tv6y+l }
tu(^D23 template < typename T1, typename T2 >
eL.WP`Lz typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
nw_s: {
L4Kg%icz l return (T2 & )r2;
a l9(
9) }
_%Yi^^ } ;
Uq~b4 X$ UD.ZnE{" efE=5%O 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> >。
} =Xlac_U 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
{+GR/l\!# 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
EM`'=<)V LzDRy L return l(i, j) = r(i, j);
T+B8SZw#}! 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
q|0l>DPRp K]uH7-YvL/ return ( int & )i;
ZH*h1?\X return ( int & )j;
5=I"bnIU 最后执行i = j;
62MQ+H 可见,参数被正确的选择了。
wqT9m*VK |3 Iug [4aw*M1z}. @4MQ021( ooBBg@ 八. 中期总结
S^D7} 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:
*?$M=tH 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
n`@dk_%yI 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
&SNH1b#>E 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
'sNiJ > .Z#/%y3S ec/>LJDX7 29CzG0?B A\W)uwyN tCm]1ZgRW 九. 简化
f/s" 2r 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
UR9\g( 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
,7k-LAA 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
ALcPbr 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
z"mpwmv5 +-*/&|^等
Go^TTL 2. 返回引用。
><>%;HZ =,各种复合赋值等
\ q3ui}-9 3. 返回固定类型。
*A4eYHn@ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
~I9o* cq 4. 原样返回。
y/kB`Z(Yj operator,
0igB pHS 5. 返回解引用的类型。
=9W\;xE S operator*(单目)
rV4K@)~ 6. 返回地址。
sH_,P operator&(单目)
3~V. 7. 下表访问返回类型。
Lis>Qr operator[]
13w(Tf 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
4T;<`{] operator<<和operator>>
#
5U1F[ M] +.xo+A OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
bM5o-U#^ C 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
(xoYYO uubIL+
template < typename Left >
FvG?%IFM struct value_return
aWH {
;E[Q/
tr:w template < typename T >
V"'PA-z3 struct result_1
Gi#-TP\ {
%vm_v.Q4) typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
X,#~[%h$-= } ;
(vX<Bh vC`SD] template < typename T1, typename T2 >
LkP
:l struct result_2
Xx%<rsA>F {
)J0h\ky typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Cl!(F6K* } ;
%?aq1 =B } ;
2H0BNrYM <<E9MIn_ EU>`$M&w- 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
^]'_Qbi]} esQ$.L 下面我们来剥离functor中的operator()
"tl$JbRTY 首先operator里面的代码全是下面的形式:
t*-cX x#N_h0[i return l(t) op r(t)
yjMN>L' return l(t1, t2) op r(t1, t2)
deVnAu = return op l(t)
y+w,j] return op l(t1, t2)
{j;` wN return l(t) op
AO]cnhC return l(t1, t2) op
'21gUYm return l(t)[r(t)]
z7gX@@T return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
CfSP*g0rW 3Jt#
Mp 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
vJ=Q{_D=\ 单目: return f(l(t), r(t));
CswKT9 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
i%i/>;DF 双目: return f(l(t));
1JfZstT return f(l(t1, t2));
0Ci/-3HV! 下面就是f的实现,以operator/为例
{>9ED.t |3yG struct meta_divide
3
V>$H\H {
H,5]w\R6\ template < typename T1, typename T2 >
kltW
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
*o4a<.hd2 {
Uc'}y!R return t1 / t2;
)RvX}y- }
g#^MO]pY } ;
{7@*cBqN 1' v!~*af 这个工作可以让宏来做:
qy)~OBY +kQ=2dva #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
^]D1': template < typename T1, typename T2 > \
n=C"pH# static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
m,!SDCq 以后可以直接用
fFqYRK DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
@sA!o[gH 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
'&B4Ccn<V (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。。。)
\yFUQq: &JqaIJh
O>1Cx4s5 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
J-,ocO 3^~J;U!3 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
\#t)B
J2 class unary_op : public Rettype
nH k^trGm {
:op_J!; Left l;
],S {?!'1 public :
9jqsEd-SW unary_op( const Left & l) : l(l) {}
@v2ko5 A$5M. template < typename T >
Wu'qpJ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@`:X,]{ {
Q= xXj'W- return FuncType::execute(l(t));
){"?@1vP }
p^|l ',e ,&WwADZ-s template < typename T1, typename T2 >
=urGs`\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4}v|^_x-i {
;-kDJi return FuncType::execute(l(t1, t2));
\rzMgR$/rj }
uHSnZ"# } ;
qx[c0X! ektU,Oo )3:0TFS}}k 同样还可以申明一个binary_op
>>$`]]7 &k%>u[Bo template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
/G'3!S class binary_op : public Rettype
A8*zB=C {
U].]K Left l;
~Ss,he]Er Right r;
][v]Nk public :
LrbD%2U$j5 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
A8Q^y
AP^ ;VAyH('~ template < typename T >
79W^;\3 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~~h#2SX {
~8u *sy return FuncType::execute(l(t), r(t));
"^\q{S&q2P }
s) shq3O dM^Z,;u template < typename T1, typename T2 >
#Ir?v typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0O>ClE~P {
~;#}aQYo return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
mA+:)?e5~ }
()l3X.t,$ } ;
~BmA!BZV` ji1vLu4|t 0zB[seyE 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
"O4A&PJD 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
r9})~>
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
5P-t{<]tx 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。
([dd)QU 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
X$ZVY2 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
q_h (D/g 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
4v hz`1 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
u6ULk<<\ 下面是修改过的unary_op
z m$Sw0#( N8dxgh!, template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
TjEXR$:< class unary_op
daI_@k Y" {
~!
-JN}H m Left l;
XH$r(@Z\7 YiDO V) public :
,dCEy+ bT^dtEr[ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
WqCC4R,- QH9t |l template < typename T >
l\*9rs:! struct result_1
@5S' 5)4pB {
Q7$o&N{ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
"a8E0b } ;
.PUp3X- !{t|z=Qg template < typename T1, typename T2 >
_y^r== struct result_2
5o dT\>Sn {
<Kv$3y typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
o'!=x$Ky } ;
P.,U>m 6p)AQTh> template < typename T1, typename T2 >
Q,&Li+u| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
MxIa,M< {
9_?xAJ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
bItcF$#!!! }
>Q\Kc=Q| E=p+z"Ui template < typename T >
Y"GNJtsL " typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
n|~y
>w4 {
:-46"bP. return OpClass::execute(lt(t));
67II9\/ }
+O.-o/ 2M-[x"\1/ } ;
20|`jxp @owneSD qN }oRBQP^&K 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
dz] 5s 好啦,现在才真正完美了。
m0"K^p 现在在picker里面就可以这么添加了:
TmQIpeych M Irx,d template < typename Right >
rGyAzL] picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
fORkH^Y(& {
K
-U}sW return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
,_Z(!|
rW }
go uU 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
>%j%Mj@8q| J~k9jeq9 5 8bW Rqh5FzB> W&?Qs=@ 十. bind
4N,mcV 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
EO&Q 先来分析一下一段例子
"]+g5G JL1ajlm~ WEimJrAn int foo( int x, int y) { return x - y;}
^Co$X+
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
>X*tMhcb bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
2X?GEO]/4 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。
KUAzJ[> 我们来写个简单的。
TN2Ln?[xU 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
? nd:
:O 对于函数对象类的版本:
hy5[
L`B 4+RR`I8$Ge template < typename Func >
@%]A,\ struct functor_trait
4I$Y(E} {
AI-*5[w#A typedef typename Func::result_type result_type;
2*|T)OA`m, } ;
k {*QU( 对于无参数函数的版本:
ysW})#7X >NRppPqL template < typename Ret >
ky2 bj}"p9 struct functor_trait < Ret ( * )() >
FlBhCZ|^ {
FE~D:)Xj'? typedef Ret result_type;
r7m~.M+W" } ;
CJ IuMsZ 对于单参数函数的版本:
zw/AZLS zR" cj template < typename Ret, typename V1 >
D@O`"2 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
4ba*Nc*Yc {
Z[oF4 z typedef Ret result_type;
-K64J5|b7 } ;
2B
]q1>a! 对于双参数函数的版本:
oJ74Mra z0[XI 7KK template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
8QrpNSj4 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
;w7 mr1 {
O$,Fga typedef Ret result_type;
)U@9dV7u } ;
1)ue-(o5 等等。。。
!_S#8" 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
sT M;l, T6U/}&{O template < typename Func >
zJe KB8 struct func_return
oP&/>GmXL {
z5E%*] template < typename T >
(Rw<1q`, struct result_1
KGz Nj% {
L:$4o typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Bm$|XS3cD } ;
l4bytI{63 ig,.>'+l template < typename T1, typename T2 >
o*cu-j3 struct result_2
cq1 5@a mX {
qX\*lm/l typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
3U[O : } ;
U"PcNQy } ;
(2g
a:}K ;8s L f9.?+.^_ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
hyI7X7Hy ,>;21\D
template < typename Func, typename aPicker >
aZFpt/.d class binder_1
$DbnPZ2$ {
hbw(o
Func fn;
5 ~Wg=u<6 aPicker pk;
Z>hTL_|]a{ public :
;*A'2ymXUT #-/W?kD template < typename T >
wZqYtJ struct result_1
oz)[- {
"H-s_Y# typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
dljE.peL } ;
c4Ebre-Oa <DF3!r template < typename T1, typename T2 >
qE[S>/R" struct result_2
3JnpI,By {
|cvU2JI@ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
bJ~H } ;
DB'v7
Ij0 st-{xC#N# binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
8Q'Emw | $%bSRvA template < typename T >
l/.{F ;3F typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u#0snw~)/ {
ARH~dN* C return fn(pk(t));
w0Qtr>" }
,;k+n) template < typename T1, typename T2 >
osW"wh_ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>B BV/C'9 {
kK6OZhLH return fn(pk(t1, t2));
E/;t6&6 }
;tOsA # } ;
^_2c\mw_I CMt<oT6.? $O"ss>8Se 一目了然不是么?
%yR XOt2( 最后实现bind
"Xq_N4 }w0pi E&M(QX5 template < typename Func, typename aPicker >
c;l!i- picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
XiUq#84Q {
UP~28%>X return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
`m,4#P-kj }
(MwRe?Ih ,}oAc 2个以上参数的bind可以同理实现。
;Afz`Se1@ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
p~D}Iyww1_ djd/QAfSC 十一. phoenix
)U/jD Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
VYk:c`E J9^NHU for_each(v.begin(), v.end(),
#Hw|P (
?CpVA do_
E C#0-,z [
d"wA"*8~y cout << _1 << " , "
T{{:p\<]_ ]
6= iHw24 .while_( -- _1),
BWt`l,nF cout << var( " \n " )
Y;i=c6 )
o) )` "^ );
c6h?b[] inut'@=G/ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
KC/O
EJ` 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
6^`iuC5 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
`#""JTA" 那么我们就照着这个思路来实现吧:
[doEArwn s68(jYC7[ dlu*s(O" template < typename Cond, typename Actor >
?qh-#,O9B class do_while
"{q#)N {
#{i*9' Cond cd;
waMF~#PJlt Actor act;
}7 N6nZj` public :
= Xgo}g1 template < typename T >
"Q?+T:D8| struct result_1
*z0!=>( {
a_?sJ typedef int result_type;
|T:R.=R$~ } ;
8$( I! ; Qqm?%7A1 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
`DM%a~^yg -/f$s1 template < typename T >
LrU8!r`a typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;!n> {
T{dQ4
c do
0ho;L 0Nr' {
U^m#!hp act(t);
[WwoGg*)mn }
'l*X?ccKy while (cd(t));
H& |/|\8F return 0 ;
%>Kba M1b }
pMfb(D" } ;
wQxI({k@ 1@]&iZ] )[rVg/m 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
vsGKCrLwh 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。
'$ei3 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
YxF@1_g 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
sd%j&Su#4 下面就是产生这个functor的类:
(7 I|lf
e xSY"Ru t G_4>-Y#w template < typename Actor >
ASqYA1p. class do_while_actor
U1\7Hcs$ {
4 m:h&^`N Actor act;
Wjb_H
(D public :
R)NSJ-A!2 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
!%>RHh[ { _9O4 +
& template < typename Cond >
=?5)M_6) picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
FnvpnU", } ;
GJ9>i)+h; C`5'5/-. BJ|l 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
L(y70T 最后,是那个do_
\|=6<ZY: (< +A w7 (Pc>D';{S class do_while_invoker
Fh #QS'[ {
$/wm k7T public :
e]4$H.dP
template < typename Actor >
2<D| { do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
X^\D"fmE. {
P6+ B!pY return do_while_actor < Actor > (act);
nI:M!j5s` }
5(>=};r+ } do_;
">}6i9o /,\V}`Lx" 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
-^_2{i 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
/7}pReUj 最后来说说怎么处理break和continue
"i0>>@NR' 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。
CsZ~LQ=DB 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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