一. 什么是Lambda
n( 9$)B_y 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
a/n~#5- 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
-XfGF<}r (@NW2
0v|qP l%
p4.CX class filler
g:YUuZ {
7[1VFc#tf public :
ma6Wr !J void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
+4F; m_G6 } ;
8:U0M'}u> LX}|%- iv t!59upbN}3 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
Ckhwd w{riXOjS4 M hjIE<OI= (ZP e{;L. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
{<zE}7/2- k>=wwPy X=? \A{Y 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
_ucixM# ; hU9_e ,=2)1I] C't%e 二. 战前分析
!Pu7%nV. 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
Hp@cBj_@P2 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
4M;S&LA ceLr;}?Ws q)PSHr=Z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
;L,yJ~ /* --------------------------------------------- */
UMH~Q`" vector < int *> vp( 10 );
_zLEHEZ- transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
@h5 Q?I /* --------------------------------------------- */
{JM3drnw sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
ltHuN;C\ /* --------------------------------------------- */
(kx>\FIK* int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Q;@w\_OR /* --------------------------------------------- */
wKJK!P for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
M#yUdl7d /* --------------------------------------------- */
LNvkC4 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
1?r$Rx<R nTsPX Tat ?h8/\~Dw z.W1Za 看了之后,我们可以思考一些问题:
`KE(R8y 1._1, _2是什么?
R!WeSgKCs 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。
FYK}AR<= 2._1 = 1是在做什么?
r<*Y1;7H' 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。
Q8DKU 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。
Lya?b CF5%&B QEEX|WM 三. 动工
}U b "Vb 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
!Tu.A@ tdC
kvVE Fh)YNW@ Kw>gg template < typename T >
YC}$O2 class assignment
tI2p-d9B {
CzT_$v_ T value;
U9AtC.IG! public :
&J=x[{R assignment( const T & v) : value(v) {}
.sUL5` template < typename T2 >
b$FXRR\G T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
a[gN+DX%L } ;
BCHI@a D7$xY\0r Zn'y"@%t[ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
(yz8}L3 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
!i6 aA1' < YuI}d~' FD}>}fLv 5TdI class holder
dk2o>jI4; {
@yjui public :
PiIILX{DuH template < typename T >
jdVdz,Y assignment < T > operator = ( const T & t) const
GG_A'eX:I {
,#-^ return assignment < T > (t);
k<S!| }
@i:_JOl } ;
3!B3C(g K#p&XIY, ~LzTqMHM 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:
oDas~0<oh LvS3c9|Aj static holder _1;
ihhnB Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
("BFI l@YpgyqaL for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Ljxn}):[ 而不用手动写一个函数对象。
#Ryu`b IN]bAd8" IA;KEGJ Qs{Qg<} 四. 问题分析
Onoi6^G 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。
Q-&]Vg 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。
`0Q:d' 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
jW",'1h<n 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
j|(bDa4\ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
p:ST$ 1 K Xl*-A|:j 五. 问题1:一致性
_.06^5o 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?|
Sb[rSczS~ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
7"JU)@ U] zFuUv_t struct holder
uf)W?`e~ {
C 127he //
1y"37;x template < typename T >
Nd!2 @?V4 T & operator ()( const T & r) const
L}a3!33)C {
Ef `LBAfOO return (T & )r;
PewPl0 }
c)6Y.[). } ;
qryt1~Dq o>`/,-! 这样的话assignment也必须相应改动:
4+k:j=x EShakV template < typename Left, typename Right >
RLHe;-*b]I class assignment
Eq<#pX6 {
dju&Ku
Left l;
#!D5DK@+ Right r;
=;/h{
t public :
VD#^Xy4% r assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
,m b3H template < typename T2 >
P/PS(` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
!Z'm@,+ } ;
$^0YK|F #*]=
%-A 同时,holder的operator=也需要改动:
d|NNIf zuPH3Q={ template < typename T >
QF>[cdl?8 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
G<dXJ ]\\ {
86I* return assignment < holder, T > ( * this , t);
?GC0dN }
|}|;OG 5#F+-9r 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
)nk>*oE 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
5,((JxX$ E37@BfpO3 return l(rhs) = r;
vxt^rBA 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。
sq^"bLw 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
UK<"|2^sT U+i[r&{gb template < typename Tp >
^9RBG#ud class constant_t
T:&+#0< {
~EM];i const Tp t;
,i,=LGn public :
D?'y)]( constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
<XagkD template < typename T >
j&pgq2Kl const Tp & operator ()( const T & r) const
s?E: ] {
]
6gu return t;
;~bn@T- }
Z9D4;1 } ;
>8tuLd*T HKkf+)%)x 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
!T~d5^l! 下面就可以修改holder的operator=了
|<*(`\'w 7. .vaq# template < typename T >
aVYUk7_ < assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
~-GDheA {
[s2V-'2 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
$(R)
=4 }
f tPw6 `[\phv 同时也要修改assignment的operator()
"/fs%F hI8C XG template < typename T2 >
j#f&!&G5<& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
d/>,U7eS[+ 现在代码看起来就很一致了。
sriz
b @;}H<&" 六. 问题2:链式操作
72zuI4& 现在让我们来看看如何处理链式操作。
}6>J 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
V2,WP 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
e;5Lv9?C8 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
^^SfIK?p 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
=7Vl{>*1N
A*~1Uz\t template < typename T >
Ekme62Q>u struct result_1
}YP7x| {
/AW>5r] typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Xh"iP % } ;
}GDG$QI]K& +[/r^C 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:
8M9\<k6 ue"?S6 template < typename T >
U]0)$OH5e struct ref
Q;O)>K {
b6vYM_ Q typedef T & reference;
aX)./ } ;
Xb-c`k~_ template < typename T >
vGwD~R struct ref < T &>
}~r6>7I {
BQ&q<6Tk typedef T & reference;
6.s? } ;
bxSKe6l :wZ`>,K"t> 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
"%Ana=cc j&
iL5J; template < typename T >
aiZo{j<6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Ja v2A6a {
.l=*R7~EU return l(t) = r(t);
J%:/<uCmZ }
`uZv9I" 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
` u\z!x' 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
:n9xH zk'K.!
`^ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
Z#6~N/b _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
pJIE@Q|hi _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
- (_e=3$ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
nH>V Da 最后的布局是:
} .3]
Add
Ogke*qM / \
#;LMtDaL Divide 5
Mq:'-` / \
k5t^s _1 3
fj-pNl6Gf 似乎一切都解决了?不。
`X<`j6zaG 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。
[AX"ne#M* 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。
25a#eDbqi 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:
I\rZk9F sh(kRrdY3 template < typename Right >
x`+
l# assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
'"w}gx Right & rt) const
3Wb2p'V7$? {
r*N~. tFo return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
r=DHt&x= }
60,-\h 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
S -6"f/ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
JC&6q>$ 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。
dT]L-uRZgy 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。
aXIB ) $1 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。
Q&upxE4-~ 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?
n4WSV 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:
j!S1Y0CV I[=Wmxa?r template < class Action >
(3ZvXpzvF class picker : public Action
:_^0'ULP {
$!F&>=o public :
AJ\VY;m7F picker( const Action & act) : Action(act) {}
mNx,L+3 // all the operator overloaded
]HyHz9QkL } ;
W1?!iE~tO U6juS/ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
?-8y4
Ex 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
TZh\#dp4l "u<jbD template < typename Right >
Gg}5$||^C picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
hGed/Yr {
'f-
return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
|"CJ }
MUbhEau? }c`
?0FQ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
*MYt:ms 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。
M8^.19q; *|];f#^9 template < typename T > struct picker_maker
'bB>$E {
OgEUq'' typedef picker < constant_t < T > > result;
1Q&cVxA"\ } ;
>oft :7p template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
=MTj4VXh" {
+P[88! typedef picker < T > result;
M8 iEVJ } ;
ATMc`z:5T $zC6(C(l 下面总的结构就有了:
9U2Px$E 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。
%<aImR] 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。
DH\wDQ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
s8t f@H4r 至此链式操作完美实现。
Q&u>7_, Du E7rX1YdR 968Ac}OA 七. 问题3
T(Y}V[0+ 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。
')C|`(hs J#6LSD@(O template < typename T1, typename T2 >
`aO.=:O_ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_/|8%]) {
g9DG=\*A return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
sL)Rg(rkx }
]@*tfz\YaH |.j^G2x 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:
7}<Sg {hxW,mmA template < typename T1, typename T2 >
Tv`_n2J`2 struct result_2
j,}4TDWa {
EtGH\?d~] typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
7.%f01/i } ;
Am#m>^!qb ?#4+r_dP 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?
0HjJaML 这个差事就留给了holder自己。
N].4"0Jv-D jUYF.K& DX|uHbGg template < int Order >
[d0%.+U class holder;
'w}p[( template <>
O8gfiQqF& class holder < 1 >
]+AAT=B<! {
?;Un#6b public :
P2>:p%Z template < typename T >
#
2d,U\_ struct result_1
)eECOfmnZ {
Bgf=\7;5 typedef T & result;
0"TgLd } ;
$;y1Qiel template < typename T1, typename T2 >
9-b 8`|s struct result_2
oK)[p!D?0{ {
7iP5T typedef T1 & result;
t7&Dwmck9 } ;
O"qR }W template < typename T >
I:nI6gF typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
O5O.><RP {
]s_@n! return (T & )r;
V+46R
] }
k9l^6#<? template < typename T1, typename T2 >
w3d34*0$ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ZlrhC= 0 {
=C#*!N73 return (T1 & )r1;
<iRWd }
r4EoJyt } ;
ER_ 3' -rO*7HO template <>
B_cgWJ*4 class holder < 2 >
Mo_$b8i {
!j{CuA/ public :
OMvT;Vgg template < typename T >
W]zwghxH struct result_1
'<W<B!HP5Z {
1#]B^D typedef T & result;
).Q[!lly } ;
{d,?bs) template < typename T1, typename T2 >
?]5Ix1 struct result_2
}YRO'Q{ {
aV#h5s typedef T2 & result;
lM$t!2pRB } ;
r,0@~;zA template < typename T >
wh*:\_!0\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1U'ZVJ5bpK {
W/=7jM return (T & )r;
:mP9^Do2; }
<n\i>A3`,S template < typename T1, typename T2 >
2
ZK%)vq0 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
m2Q$+p@ {
i\ "{# return (T2 & )r2;
:Pf>Z? /d }
l/QhD?)9 } ;
&y\igX1 (Igu:= KJX>DL 9\ 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> >。
*x!LKIpv 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
?^. Pt 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
7VY8CcL x%pRDytA return l(i, j) = r(i, j);
,WGc7NN` 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
%0zS 'gCZ'edM return ( int & )i;
Wt:~S/l return ( int & )j;
+<{m45 最后执行i = j;
%i595Ij-] 可见,参数被正确的选择了。
%jTw +!><5 op.d;lO@ h\FwgkJP 8O9Gs 八. 中期总结
J)Ol"LXV 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:
>uHb ^ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
{!r#f(?uT 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
_ ~[M+IO
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
1fR P1 )(]Envb?A0 `,P
>mp)uU N8QH*FX/F1 C99&L3bz^( %{"dP%|w4} 九. 简化
kIX)oD}c 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。
86qcf"?E 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
3daC;;XO 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:
:X Lp 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
b` zET^F +-*/&|^等
]=Pu\eE 2. 返回引用。
cWM: =,各种复合赋值等
5NFRPGYX 3. 返回固定类型。
a%*_2# 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
h7*O.Opm= 4. 原样返回。
zofx+g\(W operator,
UKj`_a6 5. 返回解引用的类型。
*uU4^E( operator*(单目)
y;QQ| =, 6. 返回地址。
#a'r_K=ch) operator&(单目)
#N9d$[R* 7. 下表访问返回类型。
NNp}|a9 operator[]
*:S~C 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
6]ZO'Nwo operator<<和operator>>
!-,Ww[G> x_W3sS]ej 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。
- wWRm 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
~bGC/I;W> %6HX*_Mr& template < typename Left >
?;RD u[eD struct value_return
^RDU
p5,T {
_D
JCsK| template < typename T >
zR/IqW.`9 struct result_1
R\y'_S=#a {
gwq`_/d} typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
D )gD< } ;
#g{Mne v2=/[E@ template < typename T1, typename T2 >
;W6-i2? struct result_2
Vd<K4Tk {
'kQ~ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
9rS,? } ;
z<h|#@\ } ;
/GN4I!LA (!-;T Km"&mT $ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
{G%3*=?,j Y;g% e3nu 下面我们来剥离functor中的operator()
0Az/fzJlz 首先operator里面的代码全是下面的形式:
[S) G$JW }<&d]N return l(t) op r(t)
Khap9a_q- return l(t1, t2) op r(t1, t2)
sZwZWD' return op l(t)
&~ y{'zoL return op l(t1, t2)
*v&*% B return l(t) op
}H2#H7!H return l(t1, t2) op
l?<q
YjI return l(t)[r(t)]
J'Gm7h{
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
gi1j/j7 Oq}ip 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
Ck@M<(x 单目: return f(l(t), r(t));
^9=4iXd return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
:~erh}~ps 双目: return f(l(t));
gCL{Cw return f(l(t1, t2));
<r3Jf}%tT 下面就是f的实现,以operator/为例
W #47Cz MHFaSl struct meta_divide
3sb 5E]P {
vzcz<i ) template < typename T1, typename T2 >
l1DI*0@ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
J?,?fqb {
2+Zti8 return t1 / t2;
UO1$UF!
QC }
pl?kS8#U? } ;
k,lqT>C -$9~xX 这个工作可以让宏来做:
%p*`h43; iJ4<f->t #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
%Co
b(C&} template < typename T1, typename T2 > \
kfRJ\"`
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
/3F<=zi kO 以后可以直接用
z'*ml ? DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
zhjJ>d%w 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
g&kH'fR8 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
SM$\;)L G:DSWW} bOe<\Y$ 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
>]-<uT_ p7$3`t6u template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
)tvc/)&A} class unary_op : public Rettype
_0m}z%rI {
F^]aC98]1 Left l;
-F1P28<? public :
0$l&i=L unary_op( const Left & l) : l(l) {}
&1~Re.*B v4D!7t&v" template < typename T >
s.KOBNCFa typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
H4 =IY {
U1jSUkqb return FuncType::execute(l(t));
I:HV6_/^-G }
$YPQC #r(a~ template < typename T1, typename T2 >
c8q G\\t[ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
F'XlJ M {
61kO1,Uz* return FuncType::execute(l(t1, t2));
y}Cj#I+a }
0f{IE@-b } ;
C[g&F0 6 soDfi-2o3 Yx!n*+ :J 同样还可以申明一个binary_op
s<,"Hsh^CR QU,?}w'?d template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
y+= \z*9
class binary_op : public Rettype
ZRO.bMgZF {
)Yrr%f`\ Left l;
..aK sSm( Right r;
}FZp840 public :
g&P9UW>qS binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
-: C[P [RW,{A template < typename T >
F=VoFmF@ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a0 qj[+ {
/CbkqNV return FuncType::execute(l(t), r(t));
sY_fq.Z }
aC4m{F[ pIL`WE1' template < typename T1, typename T2 >
*6'_5~G typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
hl}dgp(( {
N]*!8 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Re{ej }
^,>}%1\ } ;
(KZUvsS k _4O[[~ ID&zY;f 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
X=\x&Wt 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
{<"[D([ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
8XgVY9]Qm 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。
7@3M]5:3g 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
$*g{[&L|6 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
RR8U
Cv 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
3EO#EYAHiM 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
aL{EkiR 下面是修改过的unary_op
5t TLMZ `o j_hjCQ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
oA[2)BU class unary_op
- f+CyhR"* {
@i;L Za Left l;
2~+'vi MuN[U17FB public :
+h9`I/R MV7} unary_op( const Left & l) : l(l) {}
j^:b-:F A-}PpH~.Z template < typename T >
+ESX.Vel struct result_1
!:&2+% {
9.^-us1 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Z5 w`-# } ;
RiwEuY `;R|V template < typename T1, typename T2 >
<ihhV e struct result_2
Gt?!E6^! {
f45x%tha % typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
tPQ2kEW } ;
/%c+
eL}l <1v{[F_ template < typename T1, typename T2 >
'Wd3`4V$ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ikeJDKSG {
@?(nwj~ s` return OpClass::execute(lt(t1, t2));
+
?[ ACZF }
QJb7U5:B+ 'cWlY3%t template < typename T >
eYPt typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/2=_B4E2 {
f'8B[&@L return OpClass::execute(lt(t));
i+kFL$N }
"0p +SZ~D HE8'N=0 } ;
*)2x&~T*| "'Q$.sR })h'""i&xn 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
`<.
7? 好啦,现在才真正完美了。
`\4 RFr$ 现在在picker里面就可以这么添加了:
btJ,dpir N4[B:n template < typename Right >
yL^M~lws picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
>^2ZM {
e/g<<f- return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Nn~tb2\vk }
`HMligT 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。
&6=TtTp"9 Q%_!xQP` g^Ugl=f, /S-/SF:>g [J[ysW})W 十. bind
9u-M! $ 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。
i!/h3%= 先来分析一下一段例子
I_R5\l}O+D TZvBcNi &z{dr~ int foo( int x, int y) { return x - y;}
*RUd!]bh bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
VuYWb)@ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
z/Mhu{ttL 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。
7zz(# 我们来写个简单的。
][T9IAn 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
fJ|Bu("N 对于函数对象类的版本:
3"2<T^H] n]kQtjJ template < typename Func >
fS8XuT struct functor_trait
_ d(Ks9 {
k}+MvGq typedef typename Func::result_type result_type;
HZ[68T[8b } ;
%Hh &u
. 对于无参数函数的版本:
<
|]i Rz])wBv e template < typename Ret >
S|z( struct functor_trait < Ret ( * )() >
=X%R*~!#Of {
!/=9VD{U! typedef Ret result_type;
=l?"=HF } ;
qW` XA 对于单参数函数的版本:
J"a2
@S& @5dBb+0J template < typename Ret, typename V1 >
&D&5UdN
x struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
PG-cu$\?? {
umHs " d typedef Ret result_type;
9>}(]T } ;
!Ed<xG/ 对于双参数函数的版本:
*cb
D&R\ (<AM+| template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
{ 8|Z}?I struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
5Fl {
H8=vQy typedef Ret result_type;
/(WX!EEsB } ;
}AeE|RNc 等等。。。
Npg5Z%+y 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
0N}
wD- hoSU`X template < typename Func >
}y-AoG struct func_return
8m13M5r {
l yLK$B?/ template < typename T >
s K$Sar struct result_1
D3ZT'' {
iX9[Q0g=oQ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
"cz]bCr8 } ;
{) '"
k6w ^0,&R\e+ template < typename T1, typename T2 >
d/-]y:`f` struct result_2
h>`'\qy {
~n]2)>6 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
6m;wO r } ;
R;Ix<y{U } ;
Hhce:E@K b$$L]$q2 6r-<XNv)0 最后一个单参数binder就很容易写出来了
V }r_ UU:QK{{E template < typename Func, typename aPicker >
0I
ND9h.% class binder_1
Z:o'
+oh {
v'2OHb# Func fn;
Kw5+4R(5 aPicker pk;
bju,p"J1-E public :
+XaO?F[c _c7 template < typename T >
kdueQ(\ struct result_1
1H2u,{O {
KI?1(L typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
:8GxcqvCWq } ;
nbkky.e f^yLwRUD template < typename T1, typename T2 >
kosJ]q'U struct result_2
;r@R (Squ {
bUg 2Bm!y typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
+Muia5G } ;
y [7xK}`_ `'k's]Y binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
5F_:[H =
kod_ 1LD template < typename T >
"lnk typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0T{Y_IG {
9[]"%6 return fn(pk(t));
gQzJ2LU( }
0_xcrM template < typename T1, typename T2 >
bU +eJU_% typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
J;]@?( {
pQm!Bt L return fn(pk(t1, t2));
]C:If h~ }
0R!}}*Ee>q } ;
gu%'M:Xe AZ Lt'9UD V/[,1W[B 一目了然不是么?
B[m{2XzGH 最后实现bind
)^'B:ic moM&2rgdrQ e^fKatI1 template < typename Func, typename aPicker >
$A!h=] picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
qFsg&< {
o4
OEA)k)= return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Y
Z2VP }
j!8+|eAkk {,mRMDEy 2个以上参数的bind可以同理实现。
v}*u[GWl] 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
N)I
T? PHL@1K{) 十一. phoenix
TXOW/{B Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
M>z7H"jCu Q1&dB{L for_each(v.begin(), v.end(),
B+H9c~3$ (
rls#gw do_
\rnG 1o [
FoXQ]X7" cout << _1 << " , "
*L8HC8IbH ]
tS\NO@E_Jh .while_( -- _1),
Y,Zv0-" cout << var( " \n " )
:H8L (BsI )
g[+Q~/yq );
ZJ}LnPr .Qw@H#dtW 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:
Jt,
4@ 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
~ai'
M# operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
HaN_}UMP
那么我们就照着这个思路来实现吧:
4g^+y.,r_f rxk{Li<9 \osQwGPV template < typename Cond, typename Actor >
:Ty*i class do_while
+&8Ud8Q {
4W-+k Cond cd;
1E_Ui1 [ Actor act;
g~D6.OZU public :
Gv3Fg[MA@c template < typename T >
/g7?,/vnZ struct result_1
6zZR:ej {
(eE}W~Z typedef int result_type;
'
1]bjW*! } ;
f0bV]<_9 }? '9L: do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
=v=!x yQ&%* ?J template < typename T >
1b%7FrPkd typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2 3w{h d {
cW^)$>A do
i1Sc/ {
O7*i;$!R act(t);
3s$.l} }
To?
bp4 while (cd(t));
a-2
{x2O return 0 ;
zW`koRH@ }
U+M?<4J)" } ;
cyeDZ) 0\^2HjsJ Rw8m5U 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Q31c@t 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
oT{yttSNo 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
9yAu<a 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
]7
mSM 下面就是产生这个functor的类:
B;je|M!d X_@@v|UF zm"g,\.d template < typename Actor >
<]qd9mj5 class do_while_actor
~o5iCt;w {
PzkXrDlB7 Actor act;
fsuvg jlE public :
yyDBW`V(( do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
-s "$I:v o_m.MMEU template < typename Cond >
g$LwXfg picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
PdBhX } ;
L4Y3\4xXO dV hkI);M+@6 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
QLg9aG| 最后,是那个do_
Xe+FMbBco >iJuR.:OO i_ T dI class do_while_invoker
3mz>Y*^?0 {
Yk&{VXU< public :
HNT8~s.2 template < typename Actor >
e/\_F+jyc do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
r0bPaAKw {
T
bWZw return do_while_actor < Actor > (act);
>vy+U }
1e} 3L2rC } do_;
dq(L1y870 e1Hx"7ew_ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
K a|\gl;V 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
3vD,hL`& 最后来说说怎么处理break和continue
y@JYkp>I 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。
XjU; oh4:. 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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