一. 什么是Lambda
:iE b^F} 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
$+4DpqJ 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
N~)-\T:ap `zQuhD 8W Y1PR?c
Q bzi"7%c class filler
"Rj
PTRe: {
s=8H<'l public :
v)
n- void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
s$M(-"mg } ;
'09|Y#F (y9KO56.V& dFz"wvu` o 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:
9?l a5 dtTn]}J 3TwjC:Yhv2 VF?H0}YSHb for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
'/>Mr!H#
)-2Nc7 C~En0 G1 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
hP6f B;9,Qbb SXL3>-Z E {$frR "K 二. 战前分析
4"P9z}y=i 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
YC6T0m 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
SzW;Yb"#^k :>&q?xvA wps/{h, for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#UM,)bH /* --------------------------------------------- */
x3O%W?5 vector < int *> vp( 10 );
* 6}M.`.- transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
=$'>VPQ
/* --------------------------------------------- */
#NM) sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
NW\CEJV /* --------------------------------------------- */
5H3o?x int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
w'@gzK /* --------------------------------------------- */
X$kLBG[o_ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
~~>m /* --------------------------------------------- */
j)J |'b| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
A]BeI S!?T0c?> ^Om}9rXw1 _}R$h=YD 看了之后,我们可以思考一些问题:
I}8e"# 1._1, _2是什么?
!gXxM,R 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。
%vmd2}dA 2._1 = 1是在做什么?
tc~gn!" 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。
XCM!8x?K 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。
=R5W
KX #cY[c1cNv :C5w5
Vnj 三. 动工
*V&M5 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
s$fM,l:! o0r&w;! k{*EoV[.$ 4%0s p template < typename T >
1<!P:@( class assignment
PZ]tl {
$0Y`>3 T value;
er3Mvw public :
NO5k1/- assignment( const T & v) : value(v) {}
~n
'A1 template < typename T2 >
/d&m#%9Up] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
3 Zp<# } ;
I9kz)Q o vQ<
~-E -ssb|r 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
'o&d!
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
S*l/
Sa@ lT[,w9 $ ;@;aeu ^wy class holder
$#=d@Nw_ {
JA^!i98{ public :
R>c>wYt'f template < typename T >
c]pz& assignment < T > operator = ( const T & t) const
QQAEG#.5 {
"%T~d[M return assignment < T > (t);
W ^<AUT }
U5"u
h} 3 } ;
"kApGNB Hzz{wY "ku[b\W 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:
H&s`Xr
9~V'Wev static holder _1;
!*l /Pr^8 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
}Y-V!z5z! s#7"ZN for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Ti2cD 而不用手动写一个函数对象。
~W@dF~r OP!R>| 99OZK *<\`"C; 四. 问题分析
21!X[)r 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。
..yV=idI 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。
<0';2yP" 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
xa`xHh{0 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
jtoS{B, 下面我们可以对这几个问题进行分析。
[P}Bq6;p Yo %U{/e 五. 问题1:一致性
t'K+)OK 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?|
;"D}"nL 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
d- ZUuw +"84.PZ struct holder
45 biy(qa {
2*snMA //
mc]+j,d template < typename T >
H:~bWd'iz T & operator ()( const T & r) const
8cO?VH,nk {
1e\cJ{B return (T & )r;
>FE8CH!W& }
")8l'^Mq2 } ;
IYn`&jS{ )B]"""J 这样的话assignment也必须相应改动:
wXQu%F3 ~2*LWH*@ template < typename Left, typename Right >
r
(m3"Xu6O class assignment
3?E7\\/R {
]fb@>1
jp Left l;
Wl3S]4A Right r;
^S|qGu,G public :
/US% s assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
&_3#W.w~Z template < typename T2 >
Nd(3q]{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
+VVn@=&? } ;
">T\]V$R -+ F,L8 同时,holder的operator=也需要改动:
&/m^}x/_W k*_Gg template < typename T >
'n h^; assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
`NhG|g {
tHzgZoBz return assignment < holder, T > ( * this , t);
0$Tb5+H5 }
QP~["%}T bEF2-FO 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。
Qw_uw QZ) 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
>!5RY8+ @Yt394gA%\ return l(rhs) = r;
I{w(`[Nxw* 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。
C6c*y\O\7 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
r?)1)?JnHe MO0t template < typename Tp >
((Av3{05H& class constant_t
ta95]|z"j {
=9TwBr.CJ const Tp t;
DD/B\ public :
`Fcr`[ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
"(jD*\8x template < typename T >
T=/c0#Q|q const Tp & operator ()( const T & r) const
<<
=cZ.HP {
9O &]!ga return t;
xjBY6Ylz }
KsGW@Ho: } ;
9'(^Coq j![1 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
~5Fx[q 下面就可以修改holder的operator=了
%KF I~Qk 'g<"@SS+ template < typename T >
<IIz-6*V assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
}bihlyB&Q {
xw{K,;WeO return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
4Kt0}W }
=zH)R0!eG F
u5zj\0J 同时也要修改assignment的operator()
cQ$[Ba ~;6^n template < typename T2 >
WCY._H>|
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
0v EQgx> 现在代码看起来就很一致了。
qbQdxKk .0,G4k/yv 六. 问题2:链式操作
a{ke%W$*P 现在让我们来看看如何处理链式操作。
&W3srJo 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。
t[;-gi,, 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。
5OPvy,e6 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。
G5|nt#> 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
v~x`a0 c)Ng9p template < typename T >
4-HBXG9#/ struct result_1
j0"4X {
3 }sy{Mx%9 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
fP
3eR>e } ;
]Ky`AG`2~ B4HMs$> 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
TP| ogF? }@.@k6`n template < typename T >
(mbm',%- ( struct ref
Dy5&-yk {
Mi
NEf typedef T & reference;
IJ5'n } ;
8 # BR\ template < typename T >
D?dS/agA struct ref < T &>
Lo}T%0"G {
mb`h typedef T & reference;
"*HEXru#B } ;
^:$ShbX"P PDH|=meXM 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
4h?@D_{k CXGMc)#>f template < typename T >
A|PZ<WAY typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
%qqCpg4 {
ts@w 9| return l(t) = r(t);
/F^
Jn_ }
n4B
uM R 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。
,Y|
;V 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
G,+3(C D'%M#S0 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
'Sgz\=K _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
;y7+ Q _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
J@i9)D_ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
"PS ) "t 最后的布局是:
5{ !"} Add
YHY*dk*|C / \
yzl}!& E Divide 5
)b%zYD9p / \
QxbG-B^)= _1 3
x8c>2w;6x^ 似乎一切都解决了?不。
PYNY1|3 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。
L)<~0GcP 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。
M%$ITE OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
2^=.f?_YR C2b<is=H: template < typename Right >
a".iVf6y assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
zRgGSxn Right & rt) const
ZmkH55Cn {
FWp ?l return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
^Nds@MR{8' }
cM<08-:v 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
4Wvefq" XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
oV9{{ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
M@G\b^ " 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
7/KK}\NE 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
f`rI]v|@ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
cM,g,E} 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
`2\:b^h 7$Wbf4 template < class Action >
n'j}u class picker : public Action
:)4c_51 ` {
Z:<wB#G public :
n``9H91 picker( const Action & act) : Action(act) {}
#RyTa
/L // all the operator overloaded
)Pc>+}D } ;
=j20A6gND {~#PM>f 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。
hpbi!g 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:
6wbH{}\ll 4$mtc*tzT template < typename Right >
LOG>x! picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
8 .K; 2 {
Wwr return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
A42!%>PB }
']sjW'~ I (k(p\l% Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
$tc1te 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
)lz)h*%#
x|c_( template < typename T > struct picker_maker
Hj `\Fm*A {
cdGBo4 typedef picker < constant_t < T > > result;
V_e } ;
RU/SJ1wM" template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
I#]pk! {
Chad}zU` typedef picker < T > result;
C7AD1rl } ;
{61Y; 8}AWU 下面总的结构就有了:
=HV${+K=~ 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。
Brd9"M|d 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。
PRBlf picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
=w:)AWZ 至此链式操作完美实现。
o9C#5%9 +M#}(hK A@:U|)+4 七. 问题3
Nq6;
z)$ 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。
!&.-{ _$ i6P$>8jBQ- template < typename T1, typename T2 >
e^x%d[sU ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'.gi@Sr5 {
pp{p4Z return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
V[Sj+&e& }
a2]ZYY`R7 %] :ZAmN 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
_7qa~7?f RE D@|[Qh template < typename T1, typename T2 >
H4T~Kv struct result_2
#,1)@[ {
_I3v"d typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
(u='&ka } ;
/?b{*<TK o=Mm=;H 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
\P"Ol\@ 这个差事就留给了holder自己。
y!rJ}e darbL_1 5}! 36SO\ template < int Order >
xpu2RE class holder;
f<|*^+ template <>
3zc;_U2 class holder < 1 >
%.'oY% {
u~JR]T public :
a({N}ZDo template < typename T >
Ro `Xs.X struct result_1
=1VZcLNt {
,&fZo9J9 typedef T & result;
i\DU<lD5VN } ;
>#gDk K template < typename T1, typename T2 >
.N#KW struct result_2
vg"*%K$a {
p=kt+H&; typedef T1 & result;
z[O*f#t } ;
vCK+v
r! template < typename T >
KDV.ZSF7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
a0 PU&o1EF {
6V@_?a-K return (T & )r;
@6aJh< c }
<$a-.C5 template < typename T1, typename T2 >
Y}Dk>IG typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
?4aW^l6/ {
%q9"2]
cR return (T1 & )r1;
F0r2=f(? }
X8R:9q_ } ;
59"tHb6 E >LH}A6dUC template <>
c6h+8QS class holder < 2 >
;+#Nb/M {
7`^Y*:( public :
$"MVr5q6 template < typename T >
myqwU`s struct result_1
p&)d]oV> {
kd]CV7(7 typedef T & result;
EgbH{)u } ;
FgrVXb_q template < typename T1, typename T2 >
Je2&7uR0 struct result_2
!#*#ji xo {
BpX` 49 typedef T2 & result;
fBz|-I:k
+ } ;
@0C[o9 template < typename T >
CPeu="[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
&@BAVc z {
Ai^0{kF6 return (T & )r;
JL{fW>5y| }
J~oxqw} template < typename T1, typename T2 >
2dHsM'ze typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
x'OP0],# {
*
{~`Lw)y return (T2 & )r2;
+9pock }
q"DHMZB } ;
dxH\H?NO x(4"!# V[WLS ?-) 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
%W=BdGr[8z 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
YU)%-V\ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
G]EI!-y 0S'@(p[A return l(i, j) = r(i, j);
~Cg7 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
PX2b(fR8_O 6U$e;cr6 return ( int & )i;
/` nkz return ( int & )j;
]sE)-8 最后执行i = j;
@3=q9ftm 可见,参数被正确的选择了。
yJ ljCu)f SyT{k\[ P>_9>k@;Q q@;1{ y65lbl%Zn 八. 中期总结
_O11SiP] 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:
^e;9_( 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
jAv3qMQA 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
HvKdV`bz 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
4~ L1~Gk . &`YlK >}2
,2 B9KBq$e o2hZ=+w> 7'Hh^0< 九. 简化
xO<%lq` 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。
u2`j\
Vu 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
x*=m'IM[ 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:
~gOZ\jm} 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
HY?#r]Ryt +-*/&|^等
oOAkwc%)b 2. 返回引用。
a\oz-`ESa =,各种复合赋值等
|!7leL 3. 返回固定类型。
=1(7T.t 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
) j&khHD 4. 原样返回。
`L[q`r7 operator,
H+]h+K9\7 5. 返回解引用的类型。
, /jHhKW operator*(单目)
5JK'2J& 6. 返回地址。
%g89eaEZ operator&(单目)
BS,EW 7. 下表访问返回类型。
&5bIM>)v operator[]
@Bjp7v:w 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
kdx06'4o operator<<和operator>>
DHuvHK0# quC$<Y 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。
1@|%{c&+9 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
m']$)Iqw ZU`~@.`i template < typename Left >
BYHyqpP9 struct value_return
GM1.pVb {
n9k template < typename T >
Nh/i'q/ struct result_1
*qAG0EM| {
j!oX\Y-: & typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
/FpPf[ } ;
m\/) m]wR ZWzr8oY) template < typename T1, typename T2 >
yV(9@lj3; struct result_2
-"a(<JC^NI {
+ZiYl[_| typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
m .(\u?J } ;
m_Z(osoE#W } ;
h&v].l 2_o\Wor# 9) $[W 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
U:eX^LE7 <SOG?Lh~ 下面我们来剥离functor中的operator()
,{msJyacmR 首先operator里面的代码全是下面的形式:
d)D!np= ,`!lZ|
U return l(t) op r(t)
02tN=}Cj) return l(t1, t2) op r(t1, t2)
-aE,KQ return op l(t)
F9r/
M"5 return op l(t1, t2)
"rEfhzmyF return l(t) op
jq8TfJ| return l(t1, t2) op
8fBhX,1 return l(t)[r(t)]
#f_'&m return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
h6<i,1gQ1 ^`aw5 +S 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:
f}4A,%:1 单目: return f(l(t), r(t));
=2DK?]K; return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
'+j;g 双目: return f(l(t));
llh
+r? return f(l(t1, t2));
nhC8Tq[m 下面就是f的实现,以operator/为例
f<nK; =3SJl1w1 struct meta_divide
HkhZB^_V {
PNo:vRtsq template < typename T1, typename T2 >
Y}s6__ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
,L~aa?Nb- {
8y_(Iu|: return t1 / t2;
c9Cc%EK }
ahCwA} } ;
%21 |-B Lc[TIX 这个工作可以让宏来做:
02%~HBS iycceZ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
OT=1doDp
template < typename T1, typename T2 > \
Xo[cpcV static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Q)M-f;O 以后可以直接用
q@XJ,e1A DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
w'$>E4\ 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
(vzYgU, (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。。。)
~&F|g2: _y>drvg $F X$nY 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
gGBRfq> ~UQ<8`@a template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#Yp&yi
} class unary_op : public Rettype
+opym!\ {
hJSWh5] Left l;
YDYNAOThnb public :
HrFbUK@@ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
$3&XM XkoPN]0n template < typename T >
+t&)Z typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;V?(j3b[ {
0.nkh6? return FuncType::execute(l(t));
AW|SD }
"iX\U'` 4MW oGV9 template < typename T1, typename T2 >
fl9VokAT typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_?'W30Dg {
)^4Ljb1 return FuncType::execute(l(t1, t2));
4oryTckS }
B^zg#x#8 } ;
1{d;Ngx Z02EE-A vUO[V$rx 同样还可以申明一个binary_op
F:jtzy" P0OMu/ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
H_x}- class binary_op : public Rettype
K]M@t= {
#8M^;4N>[ Left l;
EL z5P}L6 Right r;
N`fFYO public :
-JPkC(V7] binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
h4hp5M ed_+bCNy template < typename T >
Q!=`|X|: typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&OXx\}>MW {
V\r{6-%XiW return FuncType::execute(l(t), r(t));
_:5t~29 }
8)pL0bg J9j
@V4 template < typename T1, typename T2 >
VnB HQ.C typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;XjXv' {
B^GMncZO return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
~Jw84U{$ }
3K/tB1 } ;
|F<iu2\ gE=9K @ wS&D-!8v 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
KECW~e` 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
di9OQ*6a7 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
^u"WWLZ 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。
\b!E"I_^ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
gn~^Ajo 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。。。
%VR{<{3f 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
,1~zMzw ^ 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)
VSV]6$~H 下面是修改过的unary_op
aE3eYl9u ]$^HGmP template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
ME]89 T& class unary_op
mQ`2c:Rn&7 {
=e PX^J*M' Left l;
-m>3@"q R-OO1~W= public :
8d Fqwpw8 Yhm veV unary_op( const Left & l) : l(l) {}
S&]r6ss ;8eGf' template < typename T >
gVh&c4 struct result_1
xWK/uE ( {
^>Z7."uGY typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
B3?rR-2mEE } ;
{^uiu^RAc _29wQn@] template < typename T1, typename T2 >
"XLtrAu{ struct result_2
Yl"CIgt {
"zQ<)Q]U typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
S-~)|7d. } ;
y^nT
G o:3(J} template < typename T1, typename T2 >
vx' ] ; typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
wqV"fZA\] {
GXQ%lQ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
2 @T~VRy }
R2C~.d_TDu :&:P4Y1
E template < typename T >
S+-$Ih`[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=h|cs{eT\2 {
EEK!'[<,sE return OpClass::execute(lt(t));
pYr+n9)^ }
zks7wt]A LYd:S } ;
Y`4 LMK[] J=: \b Q^3{L\6_ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
S&XlMu 好啦,现在才真正完美了。
-vY5h%7kf 现在在picker里面就可以这么添加了:
t?PqfVSq ScD
E)r template < typename Right >
enQW;N1_M picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
p9u'nDi {
R4JfH return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
&nI>`Q' }
Qo^(r$BD 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。
I_Gz~ qk6 mD&I6F[s %eIaH!x: 74:~F)BP rKFnivGT 十. bind
$M!iQ"bb 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。
w4}Q6_0v 先来分析一下一段例子
$U9]v5 q+*\'H> P6La)U`VA int foo( int x, int y) { return x - y;}
xfI0P0+ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
i4h`jFS bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
9%NobT 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。
$ xHtI]T 我们来写个简单的。
*x]*% 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
~x<?Pj 对于函数对象类的版本:
xLi3|^q X/vyb^:U template < typename Func >
$\/^O94-l struct functor_trait
JN` $Fq+ {
HQ7g0:-^a> typedef typename Func::result_type result_type;
K*b* ]hf{ } ;
l:JVt`A4? 对于无参数函数的版本:
k0ai#3iJ =H;'.!77Hx template < typename Ret >
*)
T"-}F struct functor_trait < Ret ( * )() >
v@q&B|0 {
-LUZ7,!/>o typedef Ret result_type;
|3T2}oh rr } ;
[+R_3'aK 对于单参数函数的版本:
>1Hv c7DP 8zlvzp template < typename Ret, typename V1 >
G7v<Q,s struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
iDl#foXa` {
oPni4^g i typedef Ret result_type;
B&B:P } ;
DQP!e6Of 对于双参数函数的版本:
W SxoGly Do\j _ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
.Tq8Qdl struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
MusUgBQy {
kV T |(Y typedef Ret result_type;
Sa[lYMuB } ;
(Sgsy^|N 等等。。。
tD}-&"REP 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
6B7*|R> NQZ /E )f template < typename Func >
Ert={"Q struct func_return
!uIY , {
9*K-d'm template < typename T >
a@|H6:| struct result_1
,Zb {
A[7H-1- typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-C~zvP;a } ;
kp<Au)u 2YY4 XHQS template < typename T1, typename T2 >
qpCaW0]7 struct result_2
aQ\SV0PI {
h%W,O,K/ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ji\LC%U- } ;
rXMc0SPk } ;
mTWd+mx )8#-IXxp S (xs;tZ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
'Rsr*gX# >bQOpGy}l template < typename Func, typename aPicker >
X`WS&!C< class binder_1
Jj=N+,km {
Qb>("j~Z Func fn;
c_+fA aPicker pk;
6fI2y4yEz public :
L?j<KW 7 L,`7k| template < typename T >
7#G!es struct result_1
Et(H6O8 {
j
nSZ@u typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
H'/V<% } ;
/j$pV @sZ7Ka template < typename T1, typename T2 >
$ ~%Y}Xt* struct result_2
F
{L# {
ocK4Nxs typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
]S@T|08b } ;
-=8f*K[W @%L binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
lemV&$WN| !> +Lre@ template < typename T >
>yn]h4M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
VBDb K| {
uuF~+=.| return fn(pk(t));
85[
7lO)[ }
~Y*.cGA template < typename T1, typename T2 >
Ank_;jo typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
c7@/<*E+ {
kv2o.q return fn(pk(t1, t2));
{fl[BX]kZ }
LK*9`dzv=G } ;
`fX\pOk~e g4Dck4^!4 2W_[|.;' 一目了然不是么?
BCz4
s{F 最后实现bind
er1XZ JLo E)\Mi R[v<mo[s template < typename Func, typename aPicker >
L&:A59)1k picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Vraz}JV {
nFG X2|d return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
4 Sk@ v }
c1+z(NQ3 *dBmb 2个以上参数的bind可以同理实现。
P{`fav 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
l$c/!V[3 V/"RCqY4 十一. phoenix
;Wk3>\nT- Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
6]<yR>
' +`Nu0y!rj for_each(v.begin(), v.end(),
<[}zw!z (
#<m2Xo?d] do_
h;r^9g [
G,Eh8HboK cout << _1 << " , "
F^!O\8PFd ]
l?J[K .while_( -- _1),
fB]2"( cout << var( " \n " )
OiZ-y7;k^ )
'@#(jY0_ );
V3VTbgF |r;>2b/ x 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:
e<`?$tZ3
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
>Jn` RsuV operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
lnjs{`^ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
"10\y{`v^ V62lN<M UCj+V@{ template < typename Cond, typename Actor >
s Iaehe'B class do_while
>Sk%78={R {
d`$w3Hy Cond cd;
b.[9Adi > Actor act;
}.9a!/@Aj public :
WpE"A template < typename T >
Xf7]+ struct result_1
nC??exc {
eUCBQK typedef int result_type;
7iM@BeIf } ;
Q$`uZ BSd.7W;cS= do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
_G<Wq`0w) G}NqVbZ9] template < typename T >
><S2o%u~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5pY|RV6: {
Ic!x y do
2Y[n {
Y*#TfWv: act(t);
ls9Y? }
8JR&s while (cd(t));
:ntAU2)H return 0 ;
#FRm<9/j }
B]gyj } ;
\21Gg%W5AE LqJV NhF"% 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
S-Vxlku] 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
=c&.I}^1L 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
FdEUZ[IT`{ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
%Q]thv: 下面就是产生这个functor的类:
XA. 1Y) DXO'MZon3 \fI05GZ template < typename Actor >
OQ<;w class do_while_actor
ze5#6Vzd& {
wCv9VvF` Actor act;
u:W/6QS public :
152s<lu1Z do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
gy|o#&e]% Z]k@pR ! template < typename Cond >
!SGRK01 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
x=x%F; } ;
-*T0Cl. KZ AF9 ta x:9j|~ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Lrr(7cH, 最后,是那个do_
pg_H' 0R ^AOJ^@H^> B^R44j]3" class do_while_invoker
(47la$CR {
jMS>B)'TO public :
( 'dbMH\O template < typename Actor >
Tl]yl$ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
THK^u+~LM {
w&VDe(:~ return do_while_actor < Actor > (act);
TPKD'@:x }
(./Iq#@S } do_;
0blbf@XA [fvjvN` 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
r5(efTgAd+ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
s+&0Z3+ 最后来说说怎么处理break和continue
N$:-q'hX 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。
JlRNJ#h> 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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