一. 什么是Lambda
MB*u-N0v 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
HR3_@^<7 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,
NygI67 >IR$e=5$ vS M_]fn fQQ|gwVki class filler
e`sw*m5 {
}f}IA\8] public :
.^XHuN& void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
_@E "7<\ } ;
p(7QAd4 VjTe4$ * g8yN%)[ 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:
_=6 OP8 3 C"_$?y" u3Do~RyL[ 7C5pAb: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
X&\o{w9% id?_>9@P 4uX(_5#j 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
f[qPG& ypA: P EDN(eh(_ IT1PPm 二. 战前分析
[A_r1g&_ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
@\~tHJ?hQd 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
vbKQ* ,QS'$n ,U%=rfB~ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
0VIZ=-e /* --------------------------------------------- */
k_Tswf3 vector < int *> vp( 10 );
\/,g VT transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
BPWnck=% /* --------------------------------------------- */
Z}[xQ5 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
J v<$*TVS0 /* --------------------------------------------- */
Ofm5[q= int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
_>v0R' /* --------------------------------------------- */
] SK[C"
S for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
%FlA":W /* --------------------------------------------- */
4zzlazU for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
E0`[G]*G MW]8;`|jC Xb+3Xn0}&8 (zmNa}- 看了之后,我们可以思考一些问题:
8&T,LNZoY 1._1, _2是什么?
kr{) 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
M;qb7Mu 2._1 = 1是在做什么?
x(vai1CrdH 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
tE:X,Lt[ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
vpa fru4 WFj*nS^~l
DoG%T(M!a9 三. 动工
,F}r@ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
i_y:4 sVcdj|j \c68n >i`8R template < typename T >
!a4cjc( class assignment
gV.f*E1C {
3"vRK5Bf T value;
SW;HjQ>V public :
!3HsI|$<G assignment( const T & v) : value(v) {}
7(@(Hm template < typename T2 >
&<=e_0zT T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
`A"Q3sf% } ;
A:c]1 ixzTJ]y u nFj-<! 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
-? Tz.y& 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
3]_qj*V 'f6PjI /B=l,:TnJ (h|ch# class holder
=Pj@g/25u {
s@z{dmL public :
QxA0I+i template < typename T >
S" {GlRpd assignment < T > operator = ( const T & t) const
\2Xx%SX {
vQy$[D* return assignment < T > (t);
08O7F }
3/l\ <{ } ;
u6p5:oJj, ,,}sK ~BtKd* ~* 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
s~)L_ p `1$y( w] static holder _1;
5=m3J!? Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
T aEt k}-]W@UCa? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
EFwL.'Fh 而不用手动写一个函数对象。
W8x[3,gT }<.7 xz|V lc"qqt [='p!7z 四. 问题分析
s1Okoxh/!V 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。
m'SmN{(t 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。
y 3IA ' 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
*i%.{ YH 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
N
tO? 下面我们可以对这几个问题进行分析。
)X~#n ?-d
Ain1w 五. 问题1:一致性
QQT G9s 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?|
srsK:%` 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
@7 )Z u2\+?`Ox struct holder
:4{Qh {
v8>!Gft //
o|0
'0P template < typename T >
}}s8D>;G~ T & operator ()( const T & r) const
N:OD0m%`) {
9E^~#j@Zr return (T & )r;
rv`2*B }
(lieiye^ } ;
~~U< 6#fOCr;f7 这样的话assignment也必须相应改动:
T7^ulG1' YN4"O> template < typename Left, typename Right >
z2.*#xTZn class assignment
`(!W s\: {
O1|B3M[P Left l;
G&.d)NfE Right r;
jT{f<P0 public :
tK*%8I\s assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
>kt~vJI template < typename T2 >
{ip=iiW2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
#>@<n3rq } ;
<Kh?Ad>N ?_8%h`z 同时,holder的operator=也需要改动:
T.J`S(oI pn|p(6 template < typename T >
DL
%S(l assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
xQX<w\s {
O<4Q$|=&? return assignment < holder, T > ( * this , t);
2wGF-V }
Y+!Ouc!$ hx*HY%\P 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。
*Ao2j; 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
:jBZK=3F> ,Y$F7& return l(rhs) = r;
D&4u63^ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
D~5yj&&T; 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
4[2=L9MIo~ mXQl; template < typename Tp >
\C!%IR class constant_t
G(:s-x ig6 {
3%_
4+zd const Tp t;
txj wZ_p public :
o<Xc,mP constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
;I[ht template < typename T >
:!(YEF#} const Tp & operator ()( const T & r) const
dVPq%[J2 {
lr-12-D%- return t;
2T//%ys= }
AQB1gzE } ;
@>M8Pe &/sGh0 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Jq=00fcT+ 下面就可以修改holder的operator=了
K5 5} Wi DLNa6 template < typename T >
VV?]U$ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Y0 @'za^y {
"kcpA#uD| return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
#.<*; rB }
`l+ >iM $dlnmNP+ 同时也要修改assignment的operator()
{9h`$e= JX2mTQ template < typename T2 >
I/^q+l.=`{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
)w
Z49>Y 现在代码看起来就很一致了。
Y8D7<V~Md cSY2#u|v 六. 问题2:链式操作
u(8 _[/_B 现在让我们来看看如何处理链式操作。
nu;}S!J 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/zrpTk 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。
kyy0&L 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。
QpdujtH` 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
bc
`UA 0|.7Kz^ template < typename T >
C<r(-qO{5 struct result_1
B*-ToXQQr {
J
ZVr&KZN typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
U(rr vNt:t } ;
Ix*BI9E -@YVe:$%b 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:
V<7R_}^_7 zj~8>QnKk template < typename T >
ATKYjhc _ struct ref
^zvA?'s {
'dmp4VT3 typedef T & reference;
N90\]dFmy } ;
[54@i rH template < typename T >
IW5*9)N? struct ref < T &>
A6{t%k~F {
2q`)GCES~ typedef T & reference;
+CsI,Uf4* } ;
c+@d'yR lAdOC5+JX 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
_ff=B @m+pr\h( template < typename T >
GCcwEl!K^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
y3&Tv {
c'4>D,?1 return l(t) = r(t);
@?<N +qdH> }
&/B2)l6a 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。
yf
`.% 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
u~'m7 xaGVu0q 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
T^/Gj|N* _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
xB?S#5G} _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
JIyBhFI +5 调用divide的对象返回一个add对象。
:NwMb^> 最后的布局是:
`U{o: Add
{toyQ)C7 / \
qR [}EX&3 Divide 5
=q_&*' / \
91-P)%? _1 3
[<#<:h&\ 似乎一切都解决了?不。
O, bfdc[g4 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。
5uQv 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。
'_q: vjX 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:
_Vdb? `A4QU,0
8h template < typename Right >
5;3c< assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
kWZ/ej Right & rt) const
D%c7JK {
w?V[[$ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
8\qCj.>S }
&[?u1qQ%o 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
7h9 fQ&y 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。
At`1) 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。
% j[O&[s}
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。
hRuo,FS#: 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。
!.;xt 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?
"TBQNWZ 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:
iF#}t(CrH &rl]$Mtt template < class Action >
;kyL>mV{ class picker : public Action
}S~ysQwT {
\3n{w
public :
m
wRLzN picker( const Action & act) : Action(act) {}
37:b D // all the operator overloaded
.LXh]I* } ;
L|]w3}ZT@ nLFx/5sL Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
@e.OU(Bf 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
jV,(P$ 5; IyG=
7 template < typename Right >
yNhscAMNn picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
2fj0 I {
8!o{W=m^4 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
+E q~X=x }
/ K_e;(Y_ 0j
a Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
~uhyROO,G" 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。
wzHjEW :/yr(V{ template < typename T > struct picker_maker
[6,]9|~ {
\p>]G[g typedef picker < constant_t < T > > result;
Y^c,mK^ } ;
X] JpS template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
`mq4WXO\ {
_e:5XQ typedef picker < T > result;
Kc JP^ } ;
]v^`+s}3 %vf2||a$BS 下面总的结构就有了:
v
GR
\GFm functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
'K;4102\ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
|l6<GWG+ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
O]Ry3j 至此链式操作完美实现。
=E{{/%u{{S 9%3 r-U= s%L"
c 七. 问题3
RAg|V:/M 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
n3l"L|W^(< s{"`=dKT template < typename T1, typename T2 >
I |<+'G ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
F653[[eQ {
N#pl mPrZ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
we:5gK& }
? !oVf> /+<%,c$n 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:
TzevC$m;z X5L(_0?F1 template < typename T1, typename T2 >
DmXDg7y7s struct result_2
LRCS)UBY(. {
"x:)$@ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
o/x5
} ;
wQdW
lon ~x0-iBF 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?
U>L=.\\| 这个差事就留给了holder自己。
7/D9n9F siss_1J 2#n$x*CY template < int Order >
ZHiICh|et% class holder;
uhw5O9 template <>
Eis%)oE
class holder < 1 >
`jUS{ 3^ {
ArmL, public :
\[IdR^<YM template < typename T >
0'q(XB`i= struct result_1
H%01&u {
S0Bl?XsD_ typedef T & result;
_ntW}})K } ;
I(?|Ox9"? template < typename T1, typename T2 >
!0. 5 struct result_2
pzt Zb {
*0&i'0> typedef T1 & result;
#>=/15: } ;
j quSR= template < typename T >
w}bEufU+2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
+}(B856+ {
$^NWzc return (T & )r;
Ghq'k:K, }
2=Y_Qrhi template < typename T1, typename T2 >
\6`%NhkM_ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
?2<6#>(7a {
Ltic_cjYd? return (T1 & )r1;
Gh gvRR$ }
St7D.| } ;
B
GEJiLH c> U{,z template <>
G7_"^r%c9; class holder < 2 >
eX
l%Qs#Y {
zW"3K public :
MR)KLM0 template < typename T >
*v:,rh struct result_1
#nc@!+ {
&Xl_sDvt typedef T & result;
z[lRb]:i[ } ;
m|ERf 2- template < typename T1, typename T2 >
soqNzdTB2 struct result_2
Y8`))MeD {
rt@-Pw!B typedef T2 & result;
-4^@)~Y } ;
WW\)B-}T template < typename T >
O 44IH`SI typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
e}Af"LI {
vZ nO return (T & )r;
H8t{ >C)] }
<E}]t,'3 template < typename T1, typename T2 >
'9p5UC typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
mk`cyN>m {
9Pob|UA return (T2 & )r2;
a5U2[Ko80 }
bF Y)o Z } ;
kkE)zF 3 ?|; on <0Egkz3s 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> >。
aji~brq 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
:7DVc&0 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
SVs~, xwH|ryfs,Z return l(i, j) = r(i, j);
6dS1\Y 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
_@~kYz FUqhSW return ( int & )i;
<C.$Db&9 return ( int & )j;
RkH oT^
最后执行i = j;
qiKtR 可见,参数被正确的选择了。
5.K$
X$+7} ETWmeMN #PLB$$ a4a[pX,5 a@=36gx) 八. 中期总结
Zz)oMw 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:
\I,Dje/:w 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
g2 {?EP 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
i;'X}KW 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
ZhbY,wJ, p4t!T=o/ ^a#&wW Q0"F> %Cn fddbXs0Sn VF!kr1n! 九. 简化
l6DIsR 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。
'ZZWH 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
E=_B@VJknW 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:
~
%YTJS 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
komxot[[
+-*/&|^等
6$vh qg}f 2. 返回引用。
D)~nAkVq =,各种复合赋值等
HAUTCX 3. 返回固定类型。
-IsdU7} 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
(zYSSf!I 4. 原样返回。
v^18o$=K", operator,
I'%H:53^0 5. 返回解引用的类型。
rPGE-d3 operator*(单目)
<:;:*s3] 6. 返回地址。
twHM~cTS operator&(单目)
~S=fMv^BR 7. 下表访问返回类型。
[@)z $W operator[]
gJFpEA { 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
$*)(8C l operator<<和operator>>
10I`AjF0 cLko 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。
}L7F
g%, 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
J'^$|/Q 1>@| template < typename Left >
j!_^5d#d struct value_return
*(q8?x0> {
q>.t~ template < typename T >
TYS\:ZdXF struct result_1
HYYx*CJ) {
bvu<IXX=2 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
K8 4cE } ;
H6CGc0NS+ qH$rvD!] template < typename T1, typename T2 >
: )"jh` struct result_2
.L{+O6*c {
nIKT w typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
dVtLYx } ;
qjEWk." } ;
2l/5i]Tq Sfa
m=.l *7fPp8k+Z; 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
[W\atmd" -5_xI)i 下面我们来剥离functor中的operator()
2gR_1*| 首先operator里面的代码全是下面的形式:
~rJw$v otH[?c?BT return l(t) op r(t)
Q2pboZ86 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
EC!Cv;' return op l(t)
U1!2nJ] return op l(t1, t2)
78inh% return l(t) op
eh7r'DmAR return l(t1, t2) op
yr
9)ga% return l(t)[r(t)]
^5 =E`q". return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
$JSC+o(q3# QZa#iL 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:
P7.8tM2} 单目: return f(l(t), r(t));
~+iJpW return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
PEn^.v@ 双目: return f(l(t));
Jas|P}{=fT return f(l(t1, t2));
{)gd|JV* 下面就是f的实现,以operator/为例
i|{nj\6w^ 0uJzff!| struct meta_divide
DCzPm/#b {
lJY=*KB(6 template < typename T1, typename T2 >
<RVtLTd/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
+rpd0s49 {
(tLQX~Ur return t1 / t2;
[qMO7enu# }
8=o5;]Cg } ;
[QN7+#K, 8*~:gZ7: 这个工作可以让宏来做:
]S aH/$ pV|?dQ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
?BvI/H5d template < typename T1, typename T2 > \
4lf36K, static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
m7eIhmP 以后可以直接用
$D\l%y/C DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
x, G6`|Hl 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
$$f$$ (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。。。)
(U(x[Df) r<"/P`r l@J|p# 0q 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
RGuHXf j3-6WUO template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
>^GCSPe class unary_op : public Rettype
g E+OQWu {
Z3~*R7G8> Left l;
D2cIVx3:( public :
q>4i0p8^ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
e+ w dq/?&X template < typename T >
w*P4_=
:%Y typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%FFm[[nxI {
9<c4y4#y return FuncType::execute(l(t));
`v2l1CQ:^ }
pyJOEL]1F JwVC?m). template < typename T1, typename T2 >
`e|Lw typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
R
eu
J=|F {
|&']ms5J return FuncType::execute(l(t1, t2));
)t|Q7$v1 }
Kf^F#dA } ;
ZDJWd=E Ck%(G22- D\*_ulc] 同样还可以申明一个binary_op
>Io7h#[u xxcDd_z template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
QF "&~ class binary_op : public Rettype
#LgoKiP!Y {
cP=mJ1 Left l;
wSF#;lqd Right r;
j6(IF5MqP public :
0$ac1;7 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Qf(e'e oySM?ZE template < typename T >
;rAW3 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
x i,wL0{ {
,O{ 5
return FuncType::execute(l(t), r(t));
2e@\6l,!^ }
9<CUsq@i: Z=8CbS). template < typename T1, typename T2 >
x%ag.g2I typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
gc)3 {
tvxcd*{ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
F+S#m3X }
#e2 69FwN } ;
/O9EI'40) =u"|qD Qug'B 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
geSo#mV 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
1)Bi>X DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
U2nRgd 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。
3g:+p
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
<r3n?w8 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。。。
v("vUqhx2+ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
}AYSQ~: 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)
7Q}@L1A9F, 下面是修改过的unary_op
TFPq(i %k)I=| template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
"0)G|pZI class unary_op
P;p g+L.I {
7N=VVD~!b Left l;
# |[@Due $0 zL public :
|T"q,i9% Lb 4!N`l unary_op( const Left & l) : l(l) {}
.tsB$,/ g``4U3T%X template < typename T >
u Aa>6R struct result_1
7Apbi}") {
Y2&6xTh typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
x:lf=DlA } ;
lf#six ]+9:i!s template < typename T1, typename T2 >
U5
"v1"Ec struct result_2
!Sh5o'D28 {
0N_Da N typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
HbVm
O]#$D } ;
OXV@LYP@ ;0q6 bp(<H template < typename T1, typename T2 >
rdg1<Z typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-~ Q3T9+ {
t}l<#X5 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
&H{>7q#r }
O0YGjS|d 4q8%!\A+ template < typename T >
$dw;Kj'\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
CFxs`C^ {
>i E
return OpClass::execute(lt(t));
\vQ ( }
n//a;m )6WU&0>AU8 } ;
WfZ#:G9 5UyK1e)) xGL"N1 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
QLl44*@ 好啦,现在才真正完美了。
gk%ye&:f 现在在picker里面就可以这么添加了:
m#'9)%t!J -E"o)1Pj6C template < typename Right >
c[q3O** picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
WLH2B1_): {
?GZs5CnS return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
e~dU " }
0g4cyK~n] 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
W>Kn*Dy8~ (qdk
& VZR6oia :+$_(*Z 4R6 .GO 十. bind
i .&16AY 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。
OYy8u{@U: 先来分析一下一段例子
9,+LNZ'k m%puD9 c7_b^7h1 int foo( int x, int y) { return x - y;}
:Fl: bRH+ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
u e~1144 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
tnntHQ&b 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。
P)
#rvTDRw 我们来写个简单的。
p*A//^wQ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Dl6zl6q? 对于函数对象类的版本:
1|CO>)*D je\UfEo% template < typename Func >
(ol 3vt struct functor_trait
l|9`22G {
QH:i)v* typedef typename Func::result_type result_type;
~Tolz H! } ;
;$]R#1i44 对于无参数函数的版本:
WxdYvmp6z[ `SWK(=' template < typename Ret >
HAXx`r< struct functor_trait < Ret ( * )() >
[gDvAtTZ5 {
/hHD\+0({ typedef Ret result_type;
O.!?O( } ;
RIlPH~
对于单参数函数的版本:
xi0&"?7la z`CIgSR template < typename Ret, typename V1 >
zi'?FM[f) struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
+8"H%#~ {
h#>67gJV typedef Ret result_type;
klKt^h- } ;
m6}"g[nN 对于双参数函数的版本:
NH/H+7,o Ghz)=3 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
@EvnV. struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
h fNBWN {
-.y3:^){^ typedef Ret result_type;
IiL?@pIq } ;
<JlKtR&nSo 等等。。。
[@)|j=:i: 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
bbnAmZ ~2H)#`\ac8 template < typename Func >
Cv3H%g+as struct func_return
ZtiOf}@i\ {
&E~7ty' template < typename T >
m-K6y7t struct result_1
_IGQ<U <z {
aG!!z> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
uG<+IT|x } ;
g.'4uqU #~Q0s)Ze template < typename T1, typename T2 >
ax$0J|}7 struct result_2
f;*\y!|lg~ {
/<5/gV 1Q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
tfsG
P]9$ } ;
DvGtO)5._ } ;
'RhMzPmY> SU1,+7" 6YN4] 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Sx}h$E: `8Gwf;P1 template < typename Func, typename aPicker >
LY"/ Q class binder_1
[}Nfs3IlBw {
(jXgJ" m Func fn;
?tOzhrv aPicker pk;
;2$^=:8 public :
NWf!c-': p?%G|Q
template < typename T >
dM)fr struct result_1
I".r`$XZ {
6@ +
>UZr\ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
r$+9grm< } ;
b'G4KNW A%Ao yy4E template < typename T1, typename T2 >
?/O+5rjA struct result_2
=,sMOJc> {
{It4=I)M typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
6oC(09 } ;
_)ERi*}x8 #3.\}d) binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
ms~ mg: \K?3LtJ template < typename T >
,Ti#g8j typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^<<
Wqmx {
^LZU><{'; return fn(pk(t));
"jy'Dpy0m }
atYm.qb template < typename T1, typename T2 >
K@hv[4 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
")TI,a` {
)y8$-"D(it return fn(pk(t1, t2));
s+4G`mq>* }
5}1c Np6@ } ;
rZ^DiFR Y40{v(Pi =oSv=xY 一目了然不是么?
%lvSO/F+ 最后实现bind
hhwV)Z d6_ CsqV D:%v((Ccw template < typename Func, typename aPicker >
(fq>P1- picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
zd+8fP/UB {
W8\K_M} return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
2/I^ :*e }
Pb!kl # 98A ; R 2个以上参数的bind可以同理实现。
Zl]\sJ1" 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
cU+/I>V 7Rq;V=2YV 十一. phoenix
($]y*|Obn Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
9NVe>\s_ fAJQ8nb{@] for_each(v.begin(), v.end(),
'9-8_; (
1Ocyrn do_
5gi`&t` [
Wh"oL;O cout << _1 << " , "
!\CoJ.5= ]
^;N+"oq!y .while_( -- _1),
s fazrz`h cout << var( " \n " )
#;H+Kb5O )
.0nL;o );
R}BHRmSQ =d`,W9D 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:
p9Ks=\yvL 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
7`
&K=( . operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
m"NZ; *d ' 那么我们就照着这个思路来实现吧:
|nB2X;K5~ \DpXs[1 :v=Yo template < typename Cond, typename Actor >
<kt,aMw[* class do_while
(eSa{C\ {
R j1Z Cond cd;
cs,%Zk.xjw Actor act;
F+|zCEc public :
CpO!xj+ template < typename T >
uEH&]M>d_ struct result_1
Rm{S, {
dtr8u typedef int result_type;
MWu67">" } ;
4$@)yZ g6+}'MN:5 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
0d~>zKho 2vT>hC?oHz template < typename T >
0[jy typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<Jv %}r {
ZEp UHdin do
IA!( 'Ks {
-ZBk^p act(t);
L+bU~N,+A }
u-=%gx"Di while (cd(t));
BJwPSKL return 0 ;
noV]+1#"V }
(@>X!]{$ } ;
ng^`s}?o J[du>1D dr'# 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
x/ lW=EQ 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。
aHvTbpJ 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。
ggIz)</ 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。
VD#`1g< 下面就是产生这个functor的类:
Tn8Z2iC .A//Q|ot! -$!`8[fM template < typename Actor >
1$]4g/":o class do_while_actor
a`|&rggN {
<p;cR` %uE Actor act;
)<nr;n public :
]W-l1 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
`D6Bw=7 "9:1>Gr{G template < typename Cond >
X!KjRP\\ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
<E[X-S%& } ;
,Y6Me+5B ' !>t( Sa +ffs{g{ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
o|FRG{TJ 最后,是那个do_
,#@B3~giC ]{;=<t6 dOh`F~
Y)e class do_while_invoker
zZE
2%fqM {
8pp^
w public :
_1S^A0ft template < typename Actor >
{B8W>>E do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
z'GYU= {
o*& D; return do_while_actor < Actor > (act);
^kA^>vi }
1'@/jR } do_;
rP Wn ^dj
avJ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
O+ ~.p 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
eAR]~
NiW 最后来说说怎么处理break和continue
Op%}.9 ed 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。
k \rzvo=U 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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