一. 什么是Lambda
6-#<*Pg 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
dS]TTU1 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,
J&Ig%&/ g$bbm}6S x}v]JEIf[Q
gP%S{<.? class filler
>xrO W`p] {
D=Ia$O0. public :
?.Mw void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
ERD( qL.J } ;
f$#--* r+%:rFeX
2..b/ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
/$
Gp<.z vF
yl,S5A c1 aCN "Kky|(EQ$$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
wJ#fmQXKJ5 WqQAt{W/< &j=FxF9o 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
KglL@V7 YZ>L\ jZwv!-: ffyDi 1Q 二. 战前分析
OBrbWXp@ 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。
XG_h\NIL 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
%]NaHf 6{Y3-Pxg tuH8!. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Itq248+Ci /* --------------------------------------------- */
7>
~70 vector < int *> vp( 10 );
<[iw1> transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
*Iy5 V7`KU /* --------------------------------------------- */
,liFo.kT8% sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
PF=BXY1<UL /* --------------------------------------------- */
{2jetX`@h int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
<X@XbM /* --------------------------------------------- */
w7Fz(`\ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
uu0"k<Tp /* --------------------------------------------- */
Pnf|9?~$H for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
udw>{3> G bW1Lq&" t~_j+k0K# `zf,$67>1 看了之后,我们可以思考一些问题:
+,oEcCi 1._1, _2是什么?
wxC&KrRF 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
(4:&tm/; 2._1 = 1是在做什么?
K>%}m, 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
+5:Dy,F= Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
~V#MI@]V~ a^:on?:9 aqL#g18 三. 动工
3JhT 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
f@JMDJ ( X(61[Lu 5:S=gARz >i&"{GZ template < typename T >
[/Q .MmnL class assignment
{WokH;a/ {
`Wc"Ix0 T value;
ZiR },F/ public :
ai,\'%N assignment( const T & v) : value(v) {}
&8=wkG% template < typename T2 >
JSXJlau T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
8&[Lr o9 } ;
I^}q;L![\ ++>HU{ 9)c{L<o}T 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
j:|um&`) 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
d,%e?8x5 Hlh`d N (RXOv"''= ~7CQw^"R@ class holder
\!-IY {
_LVwjZX[ public :
5hxG\f#}? template < typename T >
V]E#N assignment < T > operator = ( const T & t) const
MH wjJ {
4o/}KUu(* return assignment < T > (t);
rE->z }
vR`#kxSdJ@ } ;
Go^a~Sf$ :? uUh [N@t/^gRC 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:
tW^oa gu1:%raXd static holder _1;
ShP&ss Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
X283 . ? &^q!,7.J for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
6[.#B!;9 而不用手动写一个函数对象。
f$7Xh~ #|92+ w^Mj[v# 2SjH7
' 四. 问题分析
z (1zth 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
dM-qd` 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
egXHp<bqw 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
`EBI$;! 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
!xE/ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
_cRCG1CJ TTYM!+T 五. 问题1:一致性
Xmmb^2I 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?|
LqYP0%7 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
wOMrUWB0 Tasmbo^mAF struct holder
VtTTvP3 {
Ym% $!# //
9#;GG3 template < typename T >
?&gqGU} T & operator ()( const T & r) const
3p+V~n.+ {
RJp Rsr
return (T & )r;
zh.^>
` }
o[
Je } ;
"V=IG{. I ~U1vtgp 这样的话assignment也必须相应改动:
kVmRv.zZ 9V'ok.B.x template < typename Left, typename Right >
Ri class assignment
#oYPe:8|m {
6D\$K Left l;
bHKTCPf Right r;
$yn7XonS public :
(yJY/| assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
B0M(&)!%
template < typename T2 >
?DGe}?pX T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
A,'F`au } ;
3 P=I)q H1t`fyri2 同时,holder的operator=也需要改动:
+GYO<N7 ,J$XVvwxF template < typename T >
**G5fS.^W assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
k#g` n3L {
f,} (=
u return assignment < holder, T > ( * this , t);
/!i`K{ }
w=QlQ\ 1u~CNHm 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。
sk%Xf, 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
69"4/n7B? u\y$< return l(rhs) = r;
GXnrVI 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
;],Js1m 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
ke)}JU^" @zCp/fo3 template < typename Tp >
d :vuRK4+ class constant_t
S{Q2KD {
94}y,\S~ const Tp t;
-u$U~?|` public :
U [R[VY7 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
sd5)We template < typename T >
+^ cjdH* const Tp & operator ()( const T & r) const
j[RY {
z 0}JiW R return t;
^$AJV%3wI }
%TeH#%[g>\ } ;
%MM)5MsB KU=+ 1,Jf 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
9_b_O T 下面就可以修改holder的operator=了
iAr]Ed"9| yno X=#` template < typename T >
5-RA<d# assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
V<i_YLYmJe {
<~Oy3#{ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
AX] cM)w }
OQJ#>*? @$|8zPs 同时也要修改assignment的operator()
"(YfvO+ #z5$_z?_ template < typename T2 >
4M)oA|1w T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
$vLGX>H 现在代码看起来就很一致了。
v&)G~cz JKF/z@Vbe\ 六. 问题2:链式操作
"!9FJ Y 现在让我们来看看如何处理链式操作。
U1)!X@F{ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
=&" a:l 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
,ll<0Atg 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
@b9qBJfQ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
7NMy1'-q }3/|;0j$ template < typename T >
6n:oEXM> struct result_1
ILIv43QKM( {
A
D%9;KQ8 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
vhGX& } ;
UZ;FrQ(l{ z^o7&\: 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:
tPb<*{eG %w;wQ_ template < typename T >
j%)@f0Ng struct ref
yTR5*{?j {
"!R*f $ typedef T & reference;
aQj"FUL } ;
pHzl/b8 template < typename T >
v[\GhVb struct ref < T &>
{yFMY?6rf {
^8=e8O typedef T & reference;
*pYawT } ;
0O?\0k;o #('GGzL6c 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
tI<6TE'!p# N *,[(q template < typename T >
m>^vr7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
G2dPm}s ZG {
nH}V:C return l(t) = r(t);
(7C$'T-ZK }
@GWlo\rM6^ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
TPA*z9n+B 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
[M2xF<r6t |F +n7 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
_LFABG= _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
i8!err._ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
XZ"oOE0= +5 调用divide的对象返回一个add对象。
>?jmeD3u 最后的布局是:
D^S"6v"z Add
MM*9Q`cB / \
@o6! Divide 5
i(YR-vYK / \
?L"x>$ _1 3
-Dwe,N"{2 似乎一切都解决了?不。
{8556> \~ 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。
ybv]wBpM: 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。
>@EwfM4[e 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:
}_D{|!!!T
&MBm1T|Y template < typename Right >
F$S/zh$)0 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
y]g5S-G Right & rt) const
`('NH]^ {
l%qfaU2 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Ckhwd }
AZ
SaI 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
,xutI 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。
M hjIE<OI= 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。
X([@}ren 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。
75iudki 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。
{<zE}7/2- 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
wj8\eK)]L 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:
BkB9u&s^ X=? \A{Y template < class Action >
| Pqs)Mb] class picker : public Action
ypNeTR$4 {
; hU9_e public :
CoV@{Pi picker( const Action & act) : Action(act) {}
.uB[zJc // all the operator overloaded
C't%e } ;
6n/KL ;x&3tN/I 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。
jX,A. 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:
c^R "g)gr <9x|)2P template < typename Right >
fVYv 2 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
O O-Obg^ {
ppu<k N return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
[OFT!=.y & }
t&-c?&FO\; fO837 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
z=4E#y`?U 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。
\}Kad\) N@"e^i template < typename T > struct picker_maker
r<;Y4<,BZ {
F#o{/u?T typedef picker < constant_t < T > > result;
5a/3nsup5 } ;
\5b<!Nl template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
=nCV.Wf {
mo]>Um'F typedef picker < T > result;
bBQHxH}vi } ;
9lX[rBZ V /)3d 下面总的结构就有了:
/x/W>J2 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。
hysxHOL 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。
6wb M$|yFj picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
nTsPX Tat 至此链式操作完美实现。
3]>YBbXvE }'\M}YM E8o9ufj3 七. 问题3
Y3xEFqMU 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
8g/r8u~ R!WeSgKCs template < typename T1, typename T2 >
cSj(u%9} ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O>ZJOKe {
hG3RZN#ejq return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
/Wy9". }
TSsx^h8/ l4OPzNc' 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
wDs#1`uTq +*RpOtss template < typename T1, typename T2 >
P2)g%$ME struct result_2
l`];CALA4 {
1'5!")r typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
=IIE]<z } ;
=PoPp hy:K) _
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?
@T-}\AU 这个差事就留给了holder自己。
U9AtC.IG! _[
`"E' YGLR%PYv" template < int Order >
U3w*z6OG class holder;
/zV0kW>N template <>
tQ4{:WPG class holder < 1 >
N?Ss/by8Sg {
S[uHPYhlA public :
Vs[!WJ
7 template < typename T >
W/;qMP1"- struct result_1
.]Z,O>N {
SiJX5ydz typedef T & result;
E9[8th,t } ;
jdVdz,Y template < typename T1, typename T2 >
Mq,_DQ struct result_2
vGPaW YV {
)5bdWJ>l typedef T1 & result;
?r~](l } ;
Bb/aeLv template < typename T >
j Ns eD typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
YJwz*@l {
__||cQ return (T & )r;
BcoE&I?[m| }
<kor;exeJ template < typename T1, typename T2 >
%u|qAF2uS typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~LzTqMHM {
>:P3j<xTv return (T1 & )r1;
RwwX;I"o% }
x9CI>l } ;
UJF
}Ye Web8"8eD template <>
!PrO~ class holder < 2 >
N:/$N@"Ge {
**O4"+Xi8 public :
H\!u5o&}` template < typename T >
cjO,#W0&f struct result_1
[G|2m_ {
IN]bAd8" typedef T & result;
k
.l,>s`! } ;
@.iOFY template < typename T1, typename T2 >
>heih%Ar0J struct result_2
z*>CP {
cWM|COXL+ typedef T2 & result;
I@q>ES!1H } ;
`0Q:d' template < typename T >
7+u%]D! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
OiY2l;68 {
0?t!tugG return (T & )r;
@w:sNXz- }
;h3*MR template < typename T1, typename T2 >
&f qmO>M typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
;3sT>UB {
$Y0bjS2J return (T2 & )r2;
M+^K, }
#(*WxVE } ;
6YU2
!x C5RDP~au uf)W?`e~ 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> >。
L ou4M 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
|/lIasI 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
HNuwq\w J0p,P.G return l(i, j) = r(i, j);
+;[`fSi 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
)3B5"b, L}a3!33)C return ( int & )i;
IL:"]`f* return ( int & )j;
A1ebXXD) 最后执行i = j;
\a]\jZb 可见,参数被正确的选择了。
t1Khf #CQ>d8& 0XYO2k {Rj' =%h _@prv7e 八. 中期总结
}\DQxHG 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*:pW;)^ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
?s"v0cg+ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
EShakV 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
YJ16vb9 ^]R0d3?>\ Eq<#pX6 56_KB.Ww~ 8:xQPd?3 ycAQPz}=I 九. 简化
5PL,~Y 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。
-% fDfjP 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
\!V6` @0KC 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:
N~ozyIP, 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
>aWJ+ +-*/&|^等
6HqK%( 2. 返回引用。
.yP
3}Nl =,各种复合赋值等
oV!9B -< 3. 返回固定类型。
X*yl%V
各种逻辑/比较操作符(返回bool)
::`j@ ] 4. 原样返回。
YWZF*,4 operator,
j5)qF1W, 5. 返回解引用的类型。
9,c>H6R7 operator*(单目)
Q8~pIv 6. 返回地址。
~3YNHm6V operator&(单目)
_/=ZkI5 7. 下表访问返回类型。
vxt^rBA operator[]
1<p"z,c 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
*sG<w%% operator<<和operator>>
} R/ W[m_IY 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。
yN o8R[M 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
UiEB?X]-l' J@TM>R template < typename Left >
#"M Pe4 struct value_return
*j*
WE\ {
fytx({I
.a template < typename T >
e](=)h| struct result_1
D/Wuan?yPN {
z,7^dlT typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
o%5bg( } ;
uSQ*/h-<)0 s?E: ] template < typename T1, typename T2 >
X m3t
xp# struct result_2
mC7Y * {
;~bn@T- typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
>D;hT*3 } ;
e`rY]X } ;
RVsN r
rZ yi?&^nX@9, 7a<qP=J 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
N
[u
Xo `IoX'|C[h 下面我们来剥离functor中的operator()
Chup %F 首先operator里面的代码全是下面的形式:
|@ HdTGD 7e<Q{aB return l(t) op r(t)
I@ k8^ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Jq#Cn+zW return op l(t)
l}2WW1b( return op l(t1, t2)
\PONaRK|[z return l(t) op
$(R)
=4 return l(t1, t2) op
!q/lgpEi return l(t)[r(t)]
[mPdT^h return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
20qVzXi Q ?t 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
dmy-}.pqN 单目: return f(l(t), r(t));
k
I~]u return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
\G@6jn1G( 双目: return f(l(t));
SA1/U return f(l(t1, t2));
G~L?q~b 下面就是f的实现,以operator/为例
`RcNqPY#S RX1{?*r]Z struct meta_divide
4g9b[y~U {
\ c&)8.r template < typename T1, typename T2 >
C(|5,P#5 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
+_dYfux {
\xxVDr. return t1 / t2;
i 8Xz }
~a%hRJg } ;
RKkI/ Z0 NR&9:? 这个工作可以让宏来做:
*"\Q ~#W J#DcT@ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
HJR<d&l;p template < typename T1, typename T2 > \
zYdtQjv static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
i@Zj7#e* 以后可以直接用
)<F\IM DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
L"I] mQvd 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
?ljod6 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
Ne7{{1 -<!17jy 1>VS/H` 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
p8d n-4 X);Zm7 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Td1ba ^J class unary_op : public Rettype
*v ^"4 {
O + &
xb Left l;
!(K{*7|h public :
b6vYM_ Q unary_op( const Left & l) : l(l) {}
-0da"AB oB
R(7U~0 template < typename T >
MK" typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Q'%o;z* {
_-J @$d% return FuncType::execute(l(t));
sC_UalOC_ }
/2Lo{v=0[ JlQT5k template < typename T1, typename T2 >
@:9fS typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t} i97 ; {
7&1~O# return FuncType::execute(l(t1, t2));
m2CWQ[u }
chmJ| } ;
oz6+rM6MY i: M*L< + .00=U;H%` 同样还可以申明一个binary_op
Ja v2A6a ]}7rWs[|1 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
pEj^x[b`^ class binary_op : public Rettype
pptM&Y {
MlK`sH6 Left l;
zWs*kTtA Right r;
.*~u public :
` u\z!x' binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
DsJn#>?Kh zk'K.!
`^ template < typename T >
J.mewD!%z typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ioNa~F& {
Va
Yu% return FuncType::execute(l(t), r(t));
&^n>ZY, }
rk,1am:cg g~c|~u(W template < typename T1, typename T2 >
Tj21YK.mk typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~]W[ {3 ; {
O| J`~Lk return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
E<CxKY9 }
mzE$aFu8 } ;
Mq:'-` pl x/}ah8 ~8xh0TSi 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
)d(0Y<e@ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
XyM(@6,' DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
d&T6p&V$ 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。
=Xy`"i{`( 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Z1$];Q\cX 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
XMEK5Z9Dd 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
\q|7,S,5 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
"bR'Bt 下面是修改过的unary_op
|\%F(d330 3> \fP#oQ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
uOl(-Zq@ class unary_op
#W@% K9 {
]LBvYjMY Left l;
@?3vRs}h KT];SF^Y public :
]bN&5.| nl'J.dJe unary_op( const Left & l) : l(l) {}
yMbcFDlBr <Hh5u~ template < typename T >
;4kx >x*H struct result_1
te;Ox!B& {
@0ov!9]Rw- typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
&cu] vw } ;
*hZ~i{c,7 N$%61GiulT template < typename T1, typename T2 >
>{ECyh; struct result_2
&7($kj {
y
Tw',N{ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
w.D4dv_H } ;
o9i#N Qb?y@>-[ template < typename T1, typename T2 >
OgKWgvy typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V9zywM {
]PlY}VOY return OpClass::execute(lt(t1, t2));
mX@j }
mNx,L+3 *9dV/TT~f[ template < typename T >
gp$EXJ= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
W1?!iE~tO {
2{mY:\ return OpClass::execute(lt(t));
|I}A>XG }
Kd/[Bs% Ehb?CnV#J } ;
>HcYVp~G TwM1M["3 &@4.;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
NWJcFj_ 好啦,现在才真正完美了。
p*pn@z 现在在picker里面就可以这么添加了:
Iys6R?~ 66~e~F}z template < typename Right >
%Lp2jyv. picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
MUbhEau? {
3`&VRF8 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
V<i<0E }
W>Mse[6`c 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。
\;-=ODC J4gI=@e d&aBs++T #D`S *CeQY M 十. bind
;Ze"<U 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。
/B,B4JI)/ 先来分析一下一段例子
?CH?kP 0 NQ7#A MV0<^/p| int foo( int x, int y) { return x - y;}
4ef*9|^x# bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
_YH<YOrMh bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
]`zjRRd 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。
YO@hE> 我们来写个简单的。
n 5~=qQK2 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
CgVh\4,a 对于函数对象类的版本:
s.^c..e75C *nYB o\@g template < typename Func >
CV!;oB&
struct functor_trait
M4TrnZ1D} {
qs!>tw typedef typename Func::result_type result_type;
a?zR8$t| } ;
EkRdpiLB 对于无参数函数的版本:
"?i>p z 5U0ytDZ2/( template < typename Ret >
,dHP`j ? struct functor_trait < Ret ( * )() >
z@!^ow)`J {
Y*Y&)k6t typedef Ret result_type;
lq1[r~ } ;
rGTWcJ 对于单参数函数的版本:
3AvVU]@&Z@ `]K,'i{R template < typename Ret, typename V1 >
;c>>$lr struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
|yLk5e~@- {
G$cxDGo typedef Ret result_type;
nHSTeFI? } ;
uDILjOT 对于双参数函数的版本:
d4d\0[ &bB6}H( template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
oz%h)#; struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
/"(b.& {
wX-RQ[2X typedef Ret result_type;
myD{sE2A } ;
;US83%* 等等。。。
5\VxXiy0 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
%z1{Kus 65lOX$*{- template < typename Func >
Jf_]Z struct func_return
c`-YIz)W {
De;, =BSp template < typename T >
(tJ91SBl struct result_1
>RM
0=bO {
\C|;F typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
w3<Z?lj: } ;
EtGH\?d~] +d =~LQ}* template < typename T1, typename T2 >
7.%f01/i struct result_2
-<O JqB {
- dl}_ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
0[lS(K } ;
D2Y&[zgv } ;
F
b1EMVu ab{;Z5O gC0;2 最后一个单参数binder就很容易写出来了
*0O<bm >5c]aNcv template < typename Func, typename aPicker >
otU@X 3<_ class binder_1
_]P
a>8X* {
_=uviMuE Func fn;
%=BtOM_2 aPicker pk;
.
/Y&\< public :
s}jlS 1sD~7KPg? template < typename T >
Pow|:Lau! struct result_1
r9?o$=T {
TNx _Rc} typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
\F[n`C"Is } ;
?k"0w)8 7 xUE,)? template < typename T1, typename T2 >
3Mw}R6g@# struct result_2
&uPDZ#C- {
dnix:'D1 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Hv3W{| } ;
+B# qu/By gNTh% e binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
1f<RyAE?5 cu<y8
:U< template < typename T >
~,T+JX typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L/)B}8m\ {
*y{+W return fn(pk(t));
goB;EWz }
gd
K*"U template < typename T1, typename T2 >
F,zG;_ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_1P`]+K\D$ {
PzLJ/QER return fn(pk(t1, t2));
YN/u9[=` }
C*a,<` } ;
q4)Ey GJvp{U}y9I n_J5zQJ 一目了然不是么?
Jns/v6 最后实现bind
<z',]hy +ZX.1[O Y3<b~!f template < typename Func, typename aPicker >
X CzXS. picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
+|9f%f6vp {
Y_+
SA|s return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
y[7C% Wj }
/,X7.t_- 9l#gMFknI 2个以上参数的bind可以同理实现。
IYLZ
+> 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。
$.9 +{mz '<W<B!HP5Z 十一. phoenix
!x8kB
Di, Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
L$SMfx T!(sZf for_each(v.begin(), v.end(),
7x(v? (
.D!WO do_
w]}f6VlEl [
^(DL+r, cout << _1 << " , "
6(>WGR ]
k&!6fZ) .while_( -- _1),
$7Cgo &J cout << var( " \n " )
{U^j&E )
<W2ZoqaV );
xdqK.Z% fQO
""qh 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
U:\p$ hL9 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
BtzYA" operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
F*,5\s< 那么我们就照着这个思路来实现吧:
mVt3WZa ncj!KyU #hy+ L template < typename Cond, typename Actor >
[8TS"ph> class do_while
:mP9^Do2; {
<n\i>A3`,S Cond cd;
qEZ!2R^`G Actor act;
1LX)4TCC public :
'mJ13 template < typename T >
R B%:h-t4 struct result_1
4dD2{M {
kf'=%]9#_T typedef int result_type;
djfU:$!j& } ;
>9MS"t I3PQdAs~&h do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
*x!LKIpv &Q~)]|t template < typename T >
UhdqY] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.zIgbv s {
Hr&Ere8.4p do
~5T$8^K {
HD H act(t);
lCHo+>\Z }
?aFZOc4
while (cd(t));
c})wD+1 return 0 ;
u-:MVEm }
LZa%
x } ;
xj7vI&u. T0Q51Q MO TE/JG 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
<%&_#<C) 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
hX3@f;[B2 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
QvJZkGX 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
=|"=l1 下面就是产生这个functor的类:
gvlFumg2 (gU2"{:]J ]w-.|vx template < typename Actor >
F 3s?&T)[G class do_while_actor
DN<M?u] {
?<6@^X" Actor act;
c$A@T~$ public :
-"tY{}z do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
kP?_kMOx qlvwK&W<QM template < typename Cond >
TL@mM picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
^e%k~B^ } ;
=JxFp,
Xr O"iak >jKjh!`)!e 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
1mix+.d 最后,是那个do_
wPgDy SiR\a!, C h1-Gp3# class do_while_invoker
p#=;)1 {
ai9 public :
s[T{c.F template < typename Actor >
/B[}I}X do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
U!Mf]3
{
x,uBJ return do_while_actor < Actor > (act);
U6c@Et , }
.
pP7"E4] } do_;
,cD1{T\ 5k~\or 5_ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
m9!DOL1pl 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
A_F0\ EN* 最后来说说怎么处理break和continue
}*Zo6{B- 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。
- wWRm 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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