一. 什么是Lambda
ez ! W0 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
_{;_wwz 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,
UgK
c2~ 2IE\O8b YvcV801Go 4xq| class filler
0MroHFh9` {
uoOUgNwGg public :
$.kJBRgV* void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
L -:@Om! } ;
!zx8I7e4 *!JB^5(H 9&uf
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
09anQHa Z)$@1Q4P?1 QK#wsw nw%9Qw for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
A7%/sMv 'Etq;^H :{ZwzJ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Q!qD3<?5 *Cf!p\7! ppNMXbXR NN=^4Xpc: 二. 战前分析
c?EvrtND 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。
KK3iui 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
GF8wKx#J Y I;iG[T,& Hnk&2bY for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
>;hAw!|# /* --------------------------------------------- */
i>,AnkI& vector < int *> vp( 10 );
~gW^9nWYU transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
~Ck OiWC0 /* --------------------------------------------- */
:>;F4gGVG sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
jLt3jN /* --------------------------------------------- */
LtX53c int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
e2NK7 /* --------------------------------------------- */
v\4<6Z:4 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
*9$SFe|&n: /* --------------------------------------------- */
.,p=e$x] for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
j}",+Hv `R:W5_n M*ZN]9{^. ;aWk- 看了之后,我们可以思考一些问题:
r
*6S1bW 1._1, _2是什么?
[RN]?, 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。
5|*`} ;/y 2._1 = 1是在做什么?
Gj-nTN 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。
e%L[bGW' 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。
;*<R~HJt [SC6{| vg[3\!8z[ 三. 动工
1n!:L!,` 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
+Tu?PuT7k vVw@^7U ) c\Y!vS V0_tk" template < typename T >
+llb{~ZN class assignment
`62v5d*>a {
T\bP8D T value;
]q{_i public :
m<-!~ ew assignment( const T & v) : value(v) {}
4jC)"tch template < typename T2 >
h2f8-}fsq T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Vi-Ph;6[ } ;
f+uyO7 $1|E(d1 Vez8~r3 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
HrvyI)4{ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
WIf.;B)L rf%lhBv ]&]DFY~n C'|9nK$% class holder
wV==sV {
C&H'?0Y@ public :
aMhVO(+FW template < typename T >
k%cE8c}R;A assignment < T > operator = ( const T & t) const
.cQO?UKK {
Wy7w zt return assignment < T > (t);
,7Hyrx` }
<n]P D;.4 } ;
94ruQ/ iLuC_.'u= ~>u|7M$( 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
7GsKD=bl] ~W8Xg) static holder _1;
IoLi7NKw Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
s __xBY "d$~}=a[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
;un@E: 而不用手动写一个函数对象。
+|obU9M VZWo.Br'W *
&:_Vgu 4-x<^
ev= 四. 问题分析
b/:wpy+9Z 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。
A5yVxSF 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。
U _5` 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
uW!XzX[' 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
MmjZq 下面我们可以对这几个问题进行分析。
e6j1Fa9 #Z2'Y[@. 五. 问题1:一致性
. &j+& 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
)&j`5sSXcr 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
dE_Xd:> lEFd^@t struct holder
Tt)z[^)% {
0<\|D^m=&h //
*7h~0%WR template < typename T >
b+|Jw\k T & operator ()( const T & r) const
3Xu|hkK\e {
~#3{5*
M return (T & )r;
-[-oz0`Sl{ }
yqq1 a
o } ;
O68-G
JpfA+r 这样的话assignment也必须相应改动:
49QsT5b) F*PhV|XU template < typename Left, typename Right >
*{w0=J[15 class assignment
M<w.q|P {
fYk>LW Left l;
W7!gD Right r;
KM?4J6jH public :
/#Aw7F$Ey assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
a(A~S u97 template < typename T2 >
/\/^= j T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
QLO;D)fC } ;
NLMvi!5w, FFcCoPX_ 同时,holder的operator=也需要改动:
eW(pP>@k, 5 qfvHQ ~M template < typename T >
6AAvsu: assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
;b0Q%TDh {
]LC4rS return assignment < holder, T > ( * this , t);
hI86WP9* }
|})s 0TU lrv-[}} 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
~rBFP) 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
_
l`F}v kzRvLs4xM return l(rhs) = r;
4@-tT;$ 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。
_Rii19k 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
k-|g OOSf<I*> template < typename Tp >
gS+X% class constant_t
M#'7hm6 {
&IUA[{o~e const Tp t;
~][~aEat;V public :
AhF@ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
<J;O$S template < typename T >
3$!QP
N const Tp & operator ()( const T & r) const
DA
"V) {
<=7nTcO~ return t;
zVS{X=u }
g9pKoi|\E } ;
6m;>R%S_ *m"9F'(Sd 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
I_ZJnu< 下面就可以修改holder的operator=了
w"9h_;'C_ :b44LXKCP template < typename T >
]%6%rq%9C assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
k={D!4kKz {
0(y*EJA$ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
U7x }
V|'@D#\ Z?o0Q\}1 同时也要修改assignment的operator()
qB$-H' j:; MeBTc&S< template < typename T2 >
DS(>R!bb T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Imhk U% 现在代码看起来就很一致了。
=T[P daKZ*B| 六. 问题2:链式操作
K]m#~J3d> 现在让我们来看看如何处理链式操作。
s=jmvvs_V} 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
(10t,n$ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
QlGK+I>y; 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。
,'(|,f42 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
6-wpR "^$Ht`p[ template < typename T >
v"1&xe^4 struct result_1
E"E(<a {
#a}w&O"; typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
|Gz<I } ;
([q>.[WbH] G ky*EY 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:
m-O*t$6 ,h^6y template < typename T >
QIkFX.^ struct ref
vX }iA|`# {
^`yhN typedef T & reference;
bW
W!,-|R } ;
LOkgeJuWv template < typename T >
`?$-T5Rr struct ref < T &>
QgU]3`z" {
7-B|B{] typedef T & reference;
rB+ ( } ;
epnZGz,A mHMsK}=~ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
DIGw4g4Kt 6Mc&=}bV template < typename T >
_ooHB>sH typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
t[!,puZc# {
M#^q
<K % return l(t) = r(t);
i`@cVYsL }
Lmjd,t 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。
Gk5'|s 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
]#M"|iTR 2*D2jw 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
F4\:9ws _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
R WY>`.su _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Bdh*[S\u@E +5 调用divide的对象返回一个add对象。
-4QZ/ * 最后的布局是:
)$^xbC#j`3 Add
3/vtx9D / \
%t&Lq }e Divide 5
h{mzYy}b / \
H,KH}25 _1 3
rmw}Ui" 似乎一切都解决了?不。
2Di~}* 9& 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。
bsu?Q'q
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。
e Fs5l 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:
l#cVQ_^" Kc]cJ`P4. template < typename Right >
*m"@*O' assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
DH.` Right & rt) const
|E K6txRb {
auN8M. return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
yam'LF }
DH\Ox>b= 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
9'p| [?]v 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。
,zZH>P 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。
waC i9 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。
Q%aF~ 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。
R~oY
R,L; 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?
]Qe~|9I 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:
,'c%S|]U7 T+XcEI6w template < class Action >
?T73BL= class picker : public Action
eW.qMx#:od {
z&!o1uq public :
JL_(%._J picker( const Action & act) : Action(act) {}
_~Od G // all the operator overloaded
PYQ } ;
VT>-* iJ58RY 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。
i/!{k2 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:
){GJgk|P /w dvm4 template < typename Right >
&S.p%Qe" picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
[x>Pf1 {
9hK8dJw return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Qq{tX }
e#5WX j\KOKvY) Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
v0WB.`rO 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。
u@D5SkT tx;2C|S$oU template < typename T > struct picker_maker
TH4f"h+B3" {
B_Wig2xH0 typedef picker < constant_t < T > > result;
ShRMzU } ;
Y]R=z*i% template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
EO'+r[Y {
9J%O$sF typedef picker < T > result;
yT%<
t } ;
:6C R~p xz@*V>QT 下面总的结构就有了:
)+G0m,n functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
K&._fG picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
bg3kGt0 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
M97+YMY) 至此链式操作完美实现。
49/2E@G4. sfG9R" LU*mR{B 七. 问题3
:zC=JvKT 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
MeV4s%*O+ 56."&0 template < typename T1, typename T2 >
^38kxwh ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
fm^tU0DY {
n}%_H4t return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
tvJl-&'N }
G|?V}pZ 9[{q5 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
=S^ vIo) kdA]gpdw template < typename T1, typename T2 >
1jSmTI d struct result_2
jz'%(6#'gW {
eG1A7n'6W typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
YedF% } ;
LfnQcI$kO !N:w?zsp 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?
/jaO\t'q 这个差事就留给了holder自己。
|L;Hd.l7^* fiAj#mX {>R933fap template < int Order >
,9:v2=C_ class holder;
ctgH/SU template <>
YS9)%F=X class holder < 1 >
'bji2#z[ {
'6WZi|(a public :
<1sUK4nQ, template < typename T >
2#`d:@r struct result_1
I`{=[.c {
>&Ye(3w& typedef T & result;
|%Y =]@f } ;
10dK%/6/O template < typename T1, typename T2 >
B
4e}% struct result_2
/KiaLS {
{dl@#Tu typedef T1 & result;
EA:_PBZ } ;
'wLW`GX. template < typename T >
4mGRk)hk:> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
^SUo-N'' {
<p_2&&? return (T & )r;
|<YF.7r; }
dZJU>o'BG template < typename T1, typename T2 >
{=^<yK2q typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
usugjx^p {
H'2o84$ return (T1 & )r1;
9mv6 }
TTxSl p2=; } ;
j,_{f =3; f`J[u!Ja template <>
s;[64ca]Q class holder < 2 >
Q!fk|D+j {
HBa6Y&)< public :
G)5Uiu:^X template < typename T >
||Wg'$3 struct result_1
H,fVF837 {
8/9YR(H3H typedef T & result;
Yj>\WH } ;
FZ%
WD@= template < typename T1, typename T2 >
<dY{@Cgw= struct result_2
VDy_s8Z# {
%+$!ctn typedef T2 & result;
(n{!~'3 } ;
/P{'nI template < typename T >
^6,}*@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
mc6W" {
s[*I210 return (T & )r;
3V/|" R2s }
y*sqnzgF template < typename T1, typename T2 >
\?k"AtL typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
tUFXx\p {
"FfP&lF/ return (T2 & )r2;
o,
qBMo^. }
j62oA$z } ;
~qW"v^< MB5X$5it Of$gs- 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> >。
+Kg3qS" 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
e]d\S]5 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Q mz3GH@wg -F-,Gcos return l(i, j) = r(i, j);
^W,x 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
kh*td(pfP9 FwSV
\N+#' return ( int & )i;
QtqE&j return ( int & )j;
2Y9@[ 最后执行i = j;
SL%
Ec%9Y 可见,参数被正确的选择了。
h6gtO$A|p= ]FO)U xHwcP2 1 I#t#%!InH u&Y1,:hiL 八. 中期总结
C'0=eel[ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
.$-%rU:*} 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
1\Vp[^#Vx 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
7y>{Y$n 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
N%8aLD *&yt;|y [IuF0$w=dj |G>Lud =^3B&qQNq WPNvZg9*c 九. 简化
2k""/xMF' 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。
,Z]4`9c 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
g(zoN0~ 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:
WO6; K] 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
A&;Pt/#' +-*/&|^等
;!N_8{
7r 2. 返回引用。
RjQdlr6* =,各种复合赋值等
r)t-_p37 3. 返回固定类型。
Xc@%_6 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
N u9+b"Wr 4. 原样返回。
7tz#R:
operator,
_S#3!Wx 5. 返回解引用的类型。
&l1CE19< operator*(单目)
|-k~Fa 6. 返回地址。
EPwM+#|e- operator&(单目)
!F*CE cB 7. 下表访问返回类型。
DC%H(2 operator[]
0- -0+? 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
>5=uq
_QY operator<<和operator>>
wrt^0n'r)c P&]PJt5 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!-5
#bxD 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
BnLE+X _LSf
) template < typename Left >
9l9|w4YJs struct value_return
z}m)u {
Ni 5Su template < typename T >
L%O(
I struct result_1
j*)K>
\ {
p=U5qM.O typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
:Qra9;
Y } ;
`]:&h' vErlh:~e template < typename T1, typename T2 >
E; Z1HF
R struct result_2
['n;e:* {
$3MYr5
typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
4
U`5=BI } ;
6*H F`@( } ;
`JL&x|q o |F#L{=B t{)J#8:g 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
G_a//[p m`lsUN, 下面我们来剥离functor中的operator()
Z}'"c9oB 首先operator里面的代码全是下面的形式:
BAS3&f A i^'Uod0d. return l(t) op r(t)
@z)_m!yV1 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
${%*O}$ return op l(t)
~'l.g^p bv return op l(t1, t2)
*b0f)y3RV return l(t) op
}PDNW return l(t1, t2) op
0if~qGm=! return l(t)[r(t)]
PXYo@^ 3 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
9fL48f$ w oS I
2i 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:
RI%ZT 单目: return f(l(t), r(t));
6-@n$5W0 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
;eeu 9_$ 双目: return f(l(t));
WSW,}tFp" return f(l(t1, t2));
m^)h/s0A 下面就是f的实现,以operator/为例
lE?F Wt (7g1eEK% struct meta_divide
c);(+b {
aBLE:v template < typename T1, typename T2 >
&t\KKsUtd static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
?0VLx,kp {
M6b;
DQ return t1 / t2;
3;J)&(j0 }
SrVJ Q~:> } ;
`<L6Q2Y>j {
+%S{=j 这个工作可以让宏来做:
~^Y(f'{ U\ A*${ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
-IB~lw template < typename T1, typename T2 > \
Rg6e7JVu static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
'nM)= 以后可以直接用
M/,jHG8v DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
&<P!o_+eb 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
?*Kewj (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
0#mu[O &\0`\#R u&>o1!c*P 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
P:")Qb2 {AY`\G template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
e>kw>%3bl9 class unary_op : public Rettype
`" E | {
J!:ss Left l;
Iz#h:O public :
(Js'(tBhiU unary_op( const Left & l) : l(l) {}
>_y>["u6J# 7='M&Za template < typename T >
N*Owfr1N typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;Vad| - {
K6.*)7$# return FuncType::execute(l(t));
" (+># }
m*BtD-{ K/y#hP template < typename T1, typename T2 >
'~E&^K5hr typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5UwaBPj4 {
By8C-jD return FuncType::execute(l(t1, t2));
^L;`F }
(,E.1j]ji } ;
LV&tu7c ^6~CA #GYCU! 同样还可以申明一个binary_op
r)dT,X[}F wK[xLf template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
[;D4,@A class binary_op : public Rettype
H5Rn.n( | {
i>S
/W!F Left l;
: /9@p Right r;
mb*L'y2r public :
]y,6 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
:G|Jcl=r @Zs}8YhC template < typename T >
!m$OI:rr typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-,~n|ceI {
(d[)U< return FuncType::execute(l(t), r(t));
^z$-NSlI }
MS6^= [" {O6f1LuH template < typename T1, typename T2 >
oUm"qt_ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Rp)82-
. {
m&OzT~?_>N return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
IN!m }
,2)LH'Xx } ;
EM*YN=S o Ftm%@S ? GCx]VN3& 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
()vxTTa 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
v!ULErs DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
gJ>?<F; 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。
O1@xF9< 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
X+{4,?04+ 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。。。
3_IuK6K2 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
}@V(y9K 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)
Rtn.cSd 下面是修改过的unary_op
/r|^Dc Nx 6tM CpSJ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Z-b^{uP class unary_op
K ^1bR(a {
_EOQ*K#=Ct Left l;
9q;\;- #zXkg[J6d public :
vcAs!ls+ k@AOE0m unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Bya!pzbpr I`2hxLwh+ template < typename T >
8@!/%"Kt2 struct result_1
v[ru }/4 {
rZZueYuXO typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
O'" &9 } ;
|-I[{"6q$@
Xi5ZQo!t template < typename T1, typename T2 >
Tc@r#!.m struct result_2
{3C~cK{ {
bzmT.! typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
HW{osav9 } ;
]]+wDhxH :a3Pnq$]E template < typename T1, typename T2 >
5A/G? typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8|?$KLz?F> {
G7`7e@{ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
A[Juv]X }
p,@_A' u
Y/Q]NT template < typename T >
rZ1${/6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
iD_NpH q {
y`=A$>A return OpClass::execute(lt(t));
yjpV71!M }
,'F;s:WM, kVQKP U } ;
x+"~-KO8q$ DVRE ;+Jt m"~$JA u 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
[z`U9J 好啦,现在才真正完美了。
_5.^A&Y* 现在在picker里面就可以这么添加了:
yuk64o2QE a>Uk<#>2?a template < typename Right >
6.2_UN^< picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
d)(61 {
:Cw|BX@??U return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
I*
\o }
'6fMF#X4F 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
%K
/=7 mT>56\63 qp_kILo~ IC/'<%k O(h4;'/E 十. bind
X&t)S?eCos 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
Nj qUUkc 先来分析一下一段例子
y:D|U!o2V *8fnxWR J-ACV(z=q int foo( int x, int y) { return x - y;}
Tl %#N" bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
:p(3Ap2TY bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
gc7S_D~; 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
|SZRO,7x 我们来写个简单的。
3.?PdK&C 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Ej
ip%m 对于函数对象类的版本:
4\Y2{Z>P? g` 6Xrf template < typename Func >
_NA0$bGN9 struct functor_trait
GrW+P[j9 {
.#6Dad=S* typedef typename Func::result_type result_type;
<u*~RYA2 } ;
fEWS3`Yy 对于无参数函数的版本:
r~z-l, 1fm\5/}'`1 template < typename Ret >
d
/jO~+jP struct functor_trait < Ret ( * )() >
"ZNiTND {
P(d4~hS typedef Ret result_type;
$985q@pV0 } ;
<jQ?l%\ 对于单参数函数的版本:
9@#Z6[=R, u} JL*}Q template < typename Ret, typename V1 >
^LE`Y>&m struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
ngcXS2S_ {
?3Se=7
k typedef Ret result_type;
SY["dcx+ } ;
.:*V
CDOM 对于双参数函数的版本:
=E8lpN' g9H~\w template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
vdYd~>w struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
{%'(IJ|5z {
B5IS-d typedef Ret result_type;
B8'" ^a^&- } ;
i))S%!/r~ 等等。。。
M ZB0vdx 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
f[HhLAVGK` }L{en template < typename Func >
ync2X{9D struct func_return
mZDrvTI' {
[7ZFxr\:! template < typename T >
9;k_"@A6 struct result_1
l!<Nw8+U {
E#`=xg typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
H*!j\|v0 } ;
=4"D8UaHr Bl2y~fCA template < typename T1, typename T2 >
F"#bCnS struct result_2
fKf5i@CvB@ {
G \?fWqx typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
((\s4- } ;
81fpeoNO } ;
G%
En&ESWN &7!&]kA+ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Gmi4ffIb3 ``)ys^V template < typename Func, typename aPicker >
S
"R]i class binder_1
R)"Ds}1G {
v9(->X' Func fn;
4*g`!~) aPicker pk;
Pdmfn8I]% public :
:[m;#b (n05MwKu\ template < typename T >
D+]#qS1q struct result_1
9w^1/t&=04 {
M2(+}gv;7p typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
$(H%|Oyn } ;
}+h/2D -tAdA2?G template < typename T1, typename T2 >
mVg-z~44T struct result_2
|G~LJsXW!v {
p [4/Nq,c typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
yjaX\Wb[z[ } ;
4P(Y34j r`pg`ChHv binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
fHCLsI 5 e~\o}] template < typename T >
'due'|#^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a?/GEfd {
s"#JBw\7 return fn(pk(t));
O6NgI2[O }
8rAOs\ys template < typename T1, typename T2 >
.8S6;xnkC typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
NOLw119K {
im_WTZz2P return fn(pk(t1, t2));
Jiyt,D*wX }
(|I:d!>:U } ;
t8DySFT iUJqAi1o :3M2zV
cf 一目了然不是么?
Q3vC^}Dmr 最后实现bind
uV!Ax*' L}*:,&Y/ NK2Kw{c"iI template < typename Func, typename aPicker >
9E4H`[EQ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
i[/g&fx {
3zo]*6p0 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
>!MOgLO3 }
^E*W
B~ oMawINDa 2个以上参数的bind可以同理实现。
i\lur ET 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。
I
*YO 4n @}X-) 十一. phoenix
zV_U/]y Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
fNNkc[YTZI ^I=c]D]); for_each(v.begin(), v.end(),
(xf_ (
5@ecZ2`)+h do_
mD{<Lp= [
DvCs 5 cout << _1 << " , "
u[q1]] ]
-B-?z?+(O .while_( -- _1),
YjN2 ,Xi cout << var( " \n " )
!
/;@kXN )
Fk@A;22N );
i_Dv+^&zV /. GHR 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:
FtXd6)_S 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
}CnqJ@>C5 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
23 j{bK 那么我们就照着这个思路来实现吧:
SQhk)S wDswK "T T+ey>[ template < typename Cond, typename Actor >
,ef"S
r class do_while
WPi^;c8 {
YUU|!A8x Cond cd;
NWWag} Actor act;
c
Q:.V public :
vp@ %wxl!: template < typename T >
@RGVcfCG) struct result_1
Y?W"@awE"\ {
eIBHAdU+g/ typedef int result_type;
.|[ZEXq } ;
EN/>f=%
@ c,KK~{ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
eSo/1D [,[;'::=o4 template < typename T >
}6ObQa43 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0`.3`Mk {
F4'g}yOLd do
qI;"yG-x- {
]H<5]({F act(t);
&$F4/2|b% }
`##qf@M
while (cd(t));
~nJcHJ1nb4 return 0 ;
T&Z%=L_Q }
SbQ Ri } ;
k~f3~- " /+2;". &~VWh}=r 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
]vj4E"2; 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。
v$c*3H.seM 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
fq(r,h=| 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
4Kjrk7GAx 下面就是产生这个functor的类:
vFz%#zk> e=K2]Y Q{ V\Oe ]w template < typename Actor >
^%l~|w class do_while_actor
0!X;C!v; {
H%N!;Jz= Actor act;
par|j] public :
gI8r SmH do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
&Fo)ea #eSVFD5ZU template < typename Cond >
q>:>f+4 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
7 j$ |fS } ;
E +\?|q !T W/_=S+CvK lg` Qi& 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
>;V ?s] 最后,是那个do_
#U45H.Rz y,&.<Yc b<,Z^Z_ class do_while_invoker
]"bkB+I {
jO
xH'1I public :
`L p3snS template < typename Actor >
XQL"D)fw do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
#?%akQ+w {
Sh'>5z2 return do_while_actor < Actor > (act);
rmpx8CY" }
k8fvg4 } do_;
lU]/nKyd %gj's-!! 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
(2J_Y*N~> 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
n';"c;Ye) 最后来说说怎么处理break和continue
+~,
qb1aZ 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。
FlJ(V 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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