一. 什么是Lambda
@m?QR(LJ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
gt\MS;jMa 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,
St<mDTi vm'5s]kdh g!i45-n3gt *FfMI class filler
up2+s# {
0A:n0[V:] public :
fGv#s
X void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
#XnPsU<J } ;
$o +5/c?| 2Sq_Tw3^ jY6MjZI 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:
n9;;x%6 .I 9=,uq; huudBc
A[ 5`]UE7gT for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
nr)c!8 p7ir*r/2 c>1RP5vx 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
yIb,,!y9{ \]9.zlB %Rh;=p` -AYA~O(& 二. 战前分析
efG6v 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。
"C?5f]T 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
F/1#l@qN ?%O3Oi Xz j$da8] ! for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
_al|'obomy /* --------------------------------------------- */
L'i-fM[# vector < int *> vp( 10 );
7DKz;o transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
)s9',4$eK< /* --------------------------------------------- */
$DBGLmw sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
@FN*TJ /* --------------------------------------------- */
~dHM4lGY int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
|BZDhd9<{ /* --------------------------------------------- */
WS2osBc for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
^Cv^yTj;& /* --------------------------------------------- */
d/74{. for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
O8U<{jgAG !TAp+b as+GbstN XI Jlc~2 看了之后,我们可以思考一些问题:
/Jf~25F 1._1, _2是什么?
I =Wc&1g 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
%g]vxm5? 2._1 = 1是在做什么?
zu2HH<E 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
uE=$p) 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。
m6
s7F/ $ XBAZ<"hd }%TSGC4{ 三. 动工
OndhLLz 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
fQnwy!-\ sP'0Sl~NU 1\L[i];L8 $[@0^IJq=K template < typename T >
hIJ)MZU| class assignment
QO{y/{ {
dz#5q-r T value;
?y XAu0 public :
ftk%EYT; assignment( const T & v) : value(v) {}
.r+hERcB template < typename T2 >
2h
{q h T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
E3/:.t } ;
9^F2$+T[: 9H]_4?aX D~K;~nI 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
4y}"Hy 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
(/" & t j Vh^ VyG4(Xva Z<b"`ty. class holder
\nrP$ {
aaWJ*
>rJ public :
vOI[Z0Lq9h template < typename T >
! o,5h|\ assignment < T > operator = ( const T & t) const
]r]k-GZ$ {
o=fgin/E\ return assignment < T > (t);
d6 _C"r }
Bz2'=~J } ;
%1McD{ ts9pM~_~ j%Y\A~DV 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:
BRG|Asg( GgFi9Ffj static holder _1;
T&"i _no* Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
~H@+D}J? &[|VZ[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
mjnUs-`W| 而不用手动写一个函数对象。
K7vw3UwGN Y\/gU8w/ 10sK]XI }ZZ5].-a<D 四. 问题分析
(d2@Mz 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。
"u')g& 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。
\Mx
JH[ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
@fn6<3 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
QBE@(2G}C 下面我们可以对这几个问题进行分析。
=
Rc"^oS Sj
3oV 五. 问题1:一致性
i&+w _hD 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?|
nX%AeDBAT 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
=)<3pG O #'o7x'n^ struct holder
)+O r {
Il~01|3+m //
('o&Q_ template < typename T >
2O""4_G T & operator ()( const T & r) const
M7y|EB)) {
1|y$~R.H return (T & )r;
<ZPZk'53<f }
+S { } ;
cHvF* A T.?k>Ak 这样的话assignment也必须相应改动:
/nB'kg[h\ uOk%AL> template < typename Left, typename Right >
4B O %{ class assignment
@6xGJ,s {
89eq[ |G_ Left l;
)q?$p9 Right r;
z)L}ECZh9 public :
-]"T^wib assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
M StX*Zw template < typename T2 >
E)'8U T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
}B!cv{{ } ;
qJs[i>P[W p%RUHN3G[ 同时,holder的operator=也需要改动:
x6yW:tUG5 ,r+"7$ template < typename T >
H*!5e0~rR assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
N7.
@FK {
X.J return assignment < holder, T > ( * this , t);
Gi$gtLtNh }
Q9y*: wa3F 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
|+E KF.K 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
nmE5]Pcg 0^<,(]! return l(rhs) = r;
,w\ wQn>]K 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
@!H
'+c 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
%O) Z af>3V( 7 template < typename Tp >
N~#D\X^t. class constant_t
~Yl$I, {
^e9aD9 const Tp t;
yz)ESQ~va public :
&6"P7X constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
(:} <xxl template < typename T >
zHFTCL>" const Tp & operator ()( const T & r) const
Wvr+y!F {
$pu3Ig$^ return t;
4]BJ0+|mT }
nP_=GI } ;
p?Sl}A@` Zc\S$+PM 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
8W{~wg` 下面就可以修改holder的operator=了
G' Hh{_: ~/c5hyTx template < typename T >
~zMKVM1Q., assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
@ M[Q$: {
ER<eX4oU return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
8tZ};="F }
|3@=CE7G ONWO`XD 同时也要修改assignment的operator()
9v?V X%J%A-k] template < typename T2 >
2v^lD(' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
YC)hX'A\ 现在代码看起来就很一致了。
a!u3HS-i zz3 r<?#5 六. 问题2:链式操作
[:pl-_.C 现在让我们来看看如何处理链式操作。
DcU C, 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。
A}4t9|/K6 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。
C"No5r'K3 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。
+!$dO'0nt, 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
:0dfB&7 YX `%A6 template < typename T >
W?PWJkIw struct result_1
0WS|~?OR@ {
BGpk&.J typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
uHrb:X!q } ;
@U7Dunu*f +E#PJ_H=F8 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:
z[biK|YL $B ?? Ip?P template < typename T >
Z!)f* struct ref
rIPl6,w~ {
T{;=#rG< typedef T & reference;
H
/%}R } ;
XW:%vJu^` template < typename T >
&fHc"-U} struct ref < T &>
\)GR\~z0h {
@Y NGxg~*g typedef T & reference;
#fzw WP } ;
7<4xtK`+b [iXi\Ex 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
/fC\K_<N TMtI^mkB: template < typename T >
LO}z)j~W typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
4]u,x`6C {
w=$'Lt! return l(t) = r(t);
JP_kQ }
q-uLA&4 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
#-dK0<: 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
NCxn^$/+>9 500>
CBL0O 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
@:IL/o* _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
|Ib.) _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Y`=z.D{ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
UC;=) 最后的布局是:
x {vIT- f Add
+<B|qcT! / \
/[L)tj7B Divide 5
lG
<yJ~{ / \
`
Rsl]
GB _1 3
PuU*vs3 似乎一切都解决了?不。
Ir>2sTrm 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。
z^9E; 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。
mR!rn^<l 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:
:OX$LCi >OTl2F}4 ! template < typename Right >
-Fa98nV.WB assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
-UTV:^ Right & rt) const
+qZc}
7rJF {
k)Zn> return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
P_mi)@ }
T#Fn:6_= 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Yim#Pq&_ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
"p`o]$Wv 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。
`+Xe'ey 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。
c-|kv[\a 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。
DUQ9AT#3 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?
|thad!? 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:
0ovZ&l 67fIIXk& template < class Action >
}*Dd/'2+1 class picker : public Action
*n;>p_# {
` )]lUvR public :
+L n M\n picker( const Action & act) : Action(act) {}
QWQ!Ak // all the operator overloaded
%L28$c3p } ;
u5/t2}^T iW":DOdi_ 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。
Qz# 3p3N? 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:
s?5d S>(z\`1qm template < typename Right >
-S7RRh'p picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
t+jIHo {
^b:Xo"q#H return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
y3Y2QC( }
)'=V!H#U* cu:-MpE Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
{GAsFnZk 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。
$>EqH?EQ \A ;^ UxG template < typename T > struct picker_maker
C1n??Y[ {
ZHb7+ typedef picker < constant_t < T > > result;
F@Pem } ;
R2SBhs,+R template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
4Sqvhz {
yg`E22 typedef picker < T > result;
/%-o.hT } ;
FzA{UO bd.j,4^ 下面总的结构就有了:
Ls lM$
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。
}Z^FEd"y 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。
Zb}`sk# picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
M\9IlV?' 至此链式操作完美实现。
w<btv]X1 MkkA{p F{kG 七. 问题3
rA[nUJ, 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。
;B*L1'FF%t =z+-l5Gu" template < typename T1, typename T2 >
JN-D/s ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N&x@_t"" {
5
Xk~,%-C return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
#j\*Lc"Ur: }
$ #TID= `CPZPp,l6` 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:
#)Ep(2 ]aREQ?ma&z template < typename T1, typename T2 >
8u4gx<;O struct result_2
q$bHO {
i?lX,9% typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Y"r3i] } ;
rve7YS' Rd`{qW 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?
=7*oC 这个差事就留给了holder自己。
Dm&lSWW`/ e6Wl7&@6 f S(^["*G template < int Order >
D%6ir*%T class holder;
w2.qT+;v template <>
": mCZUt class holder < 1 >
]kyle3#-~ {
pHq{S;R2G public :
YhEiN. ~ template < typename T >
=c
:lS&B struct result_1
>ly&+3S {
!a.3OpQ typedef T & result;
W ]a7&S } ;
FRb&@(; template < typename T1, typename T2 >
mMel,iK= struct result_2
$_4oN(WSz {
jI@bTS o typedef T1 & result;
U/}AiCdj@ } ;
Uh<H*o6e 9 template < typename T >
dw|-=~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
AaJ,=eQ {
@SX%?
mk8G return (T & )r;
iuvtj]/ }
WiPM <' template < typename T1, typename T2 >
}Z~pfm_S typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8Sd?b5|G~ {
" 8~f return (T1 & )r1;
f'7d4 }
.Y=Z!Q } ;
K8e4ax okd
``vG template <>
^(E"3 c class holder < 2 >
'XC&BWJ {
nPQZI6> public :
r*~n` template < typename T >
Requ.?!fG; struct result_1
7J#g1 {
eH"qI2A typedef T & result;
5$(b3] } ;
'fp<FeTg template < typename T1, typename T2 >
NgDZ4&L struct result_2
eLe,= {
CDwFVR'_Af typedef T2 & result;
e<: 4czh8 } ;
xCmI7$uQ# template < typename T >
')Dp%"\? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
9-X{x95] {
+35)=Uov return (T & )r;
i-K"9z|) }
E@\d<c. template < typename T1, typename T2 >
\4]zNV ~x typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
&r5&6p {
/)eNx return (T2 & )r2;
WF3DGqs_] }
SNopAACf1 } ;
i-Ge*? (50[,:# /ej/&x15 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
V'f&JQA 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
b7>,-O 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
[qjAq@@N#q B6Wq/fl/ return l(i, j) = r(i, j);
aHVdClD2o 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
hPEp0(" i_jax)m% return ( int & )i;
_k"&EW{ Ii return ( int & )j;
qCxD{-9x{ 最后执行i = j;
% RBI\tj 可见,参数被正确的选择了。
O=!)})YG D-2v>l_ h1G*y Cnc\sMDJ\B ,&zjOc_v 八. 中期总结
01UR 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
^J*G%* 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
o\=i0HR9 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
1b
%T_a 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
{YO%JTQ p'uqh
e X t^bdi}[ S,)|~#5x #sm_.?P Zh fD`@>& 九. 简化
J4*:.8Ki 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
w50Bq&/jX 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
fW4cHB9| 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
[iO$ c]!H 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
+|}K5q \ +-*/&|^等
#<PA-
y 2. 返回引用。
35N/v G0 =,各种复合赋值等
r%m7YwXo 3. 返回固定类型。
YKX>@)Dxv 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
|)72E[lL 4. 原样返回。
7gdU9c/q, operator,
KWn1 %oGJ 5. 返回解引用的类型。
&xiDG=I# operator*(单目)
8y4D9_{ 6. 返回地址。
-'p@ lk operator&(单目)
gw~em 7. 下表访问返回类型。
r
PRuSk-f operator[]
h^ecn-PC 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
tci%=3,) operator<<和operator>>
HC;I0&v> kT }'" 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。
jhEg#Q$ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Jq+$_Uqd l3Bxi1k[C template < typename Left >
[K4+G]6 struct value_return
rO?x/{;ai {
$bi_i|? template < typename T >
D@4&@> struct result_1
~b6<uRnM. {
kvgs $ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Y+_5"LV } ;
7N59B z dD.d?rnZq7 template < typename T1, typename T2 >
1J{z}yPHc struct result_2
U)I `:J+A {
C +?@iMh typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
D8D!1 6_ } ;
+^&v5[$R } ;
T
m@1q!G 3}#XA+Z @;n$ caw 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
VgZaDd; ID)gq_k[8, 下面我们来剥离functor中的operator()
-C'X4C+ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
c%LB|(@j{ g<T`F return l(t) op r(t)
?#EXG return l(t1, t2) op r(t1, t2)
J"2ODB5" return op l(t)
1={Tcq\] return op l(t1, t2)
<Ec)m69P return l(t) op
Va
|9)m return l(t1, t2) op
kW2nrkF return l(t)[r(t)]
K%TKQ<R| return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
3P^gP32 @<TfA>*VJ 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:
X-N$+[# 单目: return f(l(t), r(t));
`TlUJ]d) return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
ME10dr 双目: return f(l(t));
(~pEro]?+) return f(l(t1, t2));
~~:8Yv[( 下面就是f的实现,以operator/为例
97))'gC ?.Yw%{?TG struct meta_divide
~j&:)a'^
{
k-ex<el)# template < typename T1, typename T2 >
6[2?m*BsN static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
{|J2clL {
}
Ved return t1 / t2;
:%b2;&A[ }
.kKwdqO+zB } ;
~!d)J ,S0~:c:) 这个工作可以让宏来做:
Mm7n?kb6 %1?V6& #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
kdMS"iN8x template < typename T1, typename T2 > \
|o=\9:wV static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
PUZXmnB 以后可以直接用
F%+rOT<5 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
6u, 0y$3 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
"QFADk1 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
AB&wn>q ;{q) |GRF |UDD/e 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
X>GY*XU U:4Og8 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
AUjTcu>i class unary_op : public Rettype
YG1`%,OW` {
aLk2#1$g Left l;
1gy}E=noP public :
cYwC,\uF unary_op( const Left & l) : l(l) {}
gL}Y5U+s Q.2nUT` template < typename T >
,Ho.O7H typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
OZ14-}Lr5 {
5F sj_wFk return FuncType::execute(l(t));
yqb<<4I }
Nl<,rD+KSD !@Vp Bl template < typename T1, typename T2 >
-zLI!F 0 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{i}Q}OgYq {
ftU5A@(T return FuncType::execute(l(t1, t2));
$F()`L{Tj }
9egaN_K } ;
/^eemx 8Pdnw/W rHBjR_L.2 同样还可以申明一个binary_op
VrE5^\k<a 1LIV/l^}f template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ftH%, /, class binary_op : public Rettype
TIhzMW\/K {
_%Ld
Ez Left l;
J9=0?^v-:B Right r;
:aqskeT public :
EM
w(%}8w binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
})SdaZ T_%]#M template < typename T >
5
^z ,'C typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$(L7/M {
sfPN\^k2 return FuncType::execute(l(t), r(t));
71&+dC }
gG;W:vR}l to|9)\ template < typename T1, typename T2 >
RZh)0S>J typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4bzn^ {
w]-iM return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
O Lup`~ }
G( \1{"! } ;
}~'Wz*Gm "}+/0$F ;L%~c4`l~m 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
|B$\3, 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
A y[L{!)2{ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
bCe-0!Q 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
T`ZJ=gv 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
W8h\ s { 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
Rs[]i; 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
LhRe?U\ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
*+Q*&-$ 下面是修改过的unary_op
l{o{=]x1
ykhCt\t[ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
%ys}Q!gR class unary_op
@5G7bY7Nz {
y]4`d Left l;
azc:C *Y0,d`
public :
nnl9I4-O O~'yP@&` unary_op( const Left & l) : l(l) {}
J\D3fh97- $QBUnLOek& template < typename T >
z35Rjhj9 struct result_1
$-fY 8V3[ {
1 ZFSz{ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
"q/M8 } ;
AV3,4u :Ia&,;Gc template < typename T1, typename T2 >
|bnjC $b * struct result_2
XqH<)B
] {
AK?j1Pk typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
p=gUcO8 } ;
7zZ|=W?&{ :
X|7l?{xW template < typename T1, typename T2 >
J3^Z PW typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qJt gnk| {
|UO;StF return OpClass::execute(lt(t1, t2));
lFY8^#@ }
A'(F%0NF6 iRHQRdij template < typename T >
R_n-&d'PP typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
U/o}{,$A {
Nb/%>3O@ return OpClass::execute(lt(t));
fEv36xb2S }
:ygz/L Qo *]l_UO; } ;
ACltV"dB^ }*R6p?L5 9W$)W 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
eJp-s" % 好啦,现在才真正完美了。
9'h^59 现在在picker里面就可以这么添加了:
!OgoV22 [`\Qte%UH template < typename Right >
'FFc"lqj picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
:K:gyVrC {
.Kwl8xRg return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
(C@@e'e }
htym4\Z= 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
rapca' !I_4GE, 8:fiO|~% SH|$Dg /z:K# 十. bind
kq0m^` 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。
qDb}b d5 先来分析一下一段例子
c%.&F nB0ol-< 'Sh5W%NM int foo( int x, int y) { return x - y;}
We?:DM
[ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
1tpD| bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
[Cp{i<C 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。
y8z%s/gRh 我们来写个简单的。
1hi j4m$b 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
a"aV&t 对于函数对象类的版本:
l:f
sZO4 ?s33x# template < typename Func >
cyNLeg+O* struct functor_trait
mu sxX58% {
Zh^w)}(W typedef typename Func::result_type result_type;
64fG,b } ;
Kjw\SQ)2~ 对于无参数函数的版本:
#KW:OFT p]4
sN template < typename Ret >
3IFU{0a` struct functor_trait < Ret ( * )() >
UI;{3Bn {
L ai"D[N typedef Ret result_type;
Shz;)0To } ;
m@~x*+Iz 对于单参数函数的版本:
IhLfuyFWu 0aWb s$FyU template < typename Ret, typename V1 >
Q,`kfxA`O struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
2_X0Og8s[ {
sf0U(XYQ^ typedef Ret result_type;
W$S.?[X } ;
|3m%d2V*hF 对于双参数函数的版本:
<@u6*] >k|[U[@ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
e_V(G struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
p;Kr664 {
qE{S'XyM, typedef Ret result_type;
]XU#i#;c } ;
(xL=X%6a 等等。。。
i;Y^}2 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
n TG|Isa 5Y^YKV{ template < typename Func >
)3sb2
# struct func_return
@4$E.q<0 {
+$5^+C\6A template < typename T >
K<GCP2 struct result_1
W6Pg:Il7 {
C.<4D1}P typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
bAp`lmFI } ;
\ua.%| :xCobMs_/ template < typename T1, typename T2 >
ny=iAZM>q struct result_2
F1>,^qyG6 {
9 lv2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
x}d\%*B } ;
#Gx@\BE{ } ;
uE(w$2Wi
y1X.Mvc ~_%[j8o&l 最后一个单参数binder就很容易写出来了
pG&.Ye]j M .,|cx template < typename Func, typename aPicker >
s3J$+1M> class binder_1
vaL-Mi(_ {
z@~rm9d Func fn;
14RL++ aPicker pk;
pjFgIG2=9 public :
zlE kP @) d@hJ=-4 template < typename T >
16vfIUtb struct result_1
f$|v {
xh0!H|
R typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
uypD`%pC } ;
AI2CfH#:C V 6F,X`7 template < typename T1, typename T2 >
TL>e[PBO struct result_2
_qV_(TpS+ {
V QI7lJV" typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
;G$FLL1 } ;
Cb.Aw! fJuJ#MX{: binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
JFfx9%Fq lxZXz JkqZ template < typename T >
N*fN&0r typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?=/l@ d {
VMp6s%m return fn(pk(t));
+Ji dP }
*L=CJg template < typename T1, typename T2 >
v&Kw
3!X#E typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
eC?N>wHH {
/1*\*<cs return fn(pk(t1, t2));
_N6GV$Q }
":OXs9Yg } ;
SPBXI[[- =B 9U xQQ6D 一目了然不是么?
0!Yi.'+ 最后实现bind
6o!"$IH4 ^IpS 3y mYCGGwD template < typename Func, typename aPicker >
WVZ\4y picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
n):VuOjm {
Ap/WgVw; return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
D+OkD-8q }
FwyPmtBj ]l`DR4
= 2个以上参数的bind可以同理实现。
2bqwnRT} 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。
VrpYBU {PZe!EQ 十一. phoenix
3iB8QO;pp Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Nbr{)h `g7'
)MSy for_each(v.begin(), v.end(),
q07>FW R (
;RXv%ML do_
[yz;OoA:; [
m9/a!|fBE cout << _1 << " , "
a.P^+h ]
N'4*L=Ut .while_( -- _1),
tZJKB1#WbP cout << var( " \n " )
sB $!X@ )
!*p lK6a );
:H~r
_>E 46b.= } 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:
\>+gZc]an 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
=Oy,SX operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
<R2bz1!h. 那么我们就照着这个思路来实现吧:
dpy,;nqzeN k,2%%m 8 _>R 'u[ template < typename Cond, typename Actor >
5QlJX class do_while
grZN.zTO {
aD.A +e s Cond cd;
H]cCyuCdH Actor act;
ak%8|'} public :
Q,scjt[ template < typename T >
k
v b"n} struct result_1
akR*|iK#b {
Xh?{%?2 typedef int result_type;
T+I|2HYqOj } ;
N7|ctO 6uD Nqq do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
s;>jy/o0 s , =#'?>Kq template < typename T >
Ox58L>:0m typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
EM"YjC)F {
wEdXaOEB5 do
|KuH2,n0 {
L;Nm"[` act(t);
C3|M\[*fp }
!O*\|7A( while (cd(t));
<|v]9`' return 0 ;
YS/4<QA[ }
w!61k \ } ;
IyMKV$" ~GZ(Ou-& y8\44WKW 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
5WEF^1 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。
HH^eEh4g 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。
xand%XNv 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。
1Eh(U 下面就是产生这个functor的类:
*\emRI> $///N+B f)>=.sp template < typename Actor >
}z}oVc class do_while_actor
v=!]t=P)t {
`Dj-(~x Actor act;
$cc]pJy"} public :
QHK$2xtq| do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
y:xZ(RgfF l2xM.vR template < typename Cond >
*f1MgP*GKF picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
pbJs3uIR } ;
Ok9XC <Xu ;asB@Q >=wlS\:" 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
%;GDg3L[p 最后,是那个do_
_Y=>^K]9K ?,]25q oTZNW class do_while_invoker
JBp^@j{_ {
/.P*%'g public :
I
U/gYFT template < typename Actor >
Po% V%~ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
_L9`bzZj
{
Ue!
&Vm return do_while_actor < Actor > (act);
'RXhE }
i&RPYbT{ } do_;
K^EW*6vB8O Ao(Xz$cQfW 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
,'[0tl}8K 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
>A#]60w. 最后来说说怎么处理break和continue
@jX[Ho0W' 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。
.#@*)1A#t 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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