一. 什么是Lambda
c|;|%"Mk 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
6GrMcI@hS 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,
G~iYF(:& ja,L)b: uX5--o=C &Ow?Hd0 class filler
p?`|CE@h7 {
coP$7Q . public :
>!v,`O1 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
)zc8bS } ;
gkq RO19 C&s }m0R NE>JtTF< 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
/>2$
XwP x#e\H
F !k??Kj ZX5A%`<M for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
d`q)^ jv#" vQ9A] ht74h 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
rgvc5p ]!Aze^7; =iN_Ug+ o)'=D( 二. 战前分析
;KZ2L~
THG 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。
WZ
V*J& 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
XJ1nhE =smY/q^3 @LMV ? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
6;c{~$s~[ /* --------------------------------------------- */
yar IR| vector < int *> vp( 10 );
2Lu{@* transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
n,'AFb4AF /* --------------------------------------------- */
T+{'W sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
/s0VyUV= /* --------------------------------------------- */
kC#B7*[RM int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
B>nd9Z ' /* --------------------------------------------- */
o!dkS/u-m for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
C5z /* --------------------------------------------- */
owVUL~ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
_
~$0cj< 4a-F4j' vlKKPS S5 oHe4#89 看了之后,我们可以思考一些问题:
WaK{/6?T, 1._1, _2是什么?
`2U/O .rV 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
~#x!N=q 2._1 = 1是在做什么?
K<9MK>T 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
qhGhUyNX Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
bL#TR;*] E|}Nj}(* .4)P=* 三. 动工
'GO..m"G 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
}pZnWK+ rca"q[, +|w~j#j9` v%e"4:K}? template < typename T >
39m"}26*E class assignment
t`3T_t Y {
I8>1RXz T value;
]
:#IZ0# public :
<iqyDPj assignment( const T & v) : value(v) {}
`^h##WaXap template < typename T2 >
]lG\t'R T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
.Bn2;nO } ;
HpC4$JMm 'bO? =+c *\+'tFT6 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
]/naH#8G 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
pjn%CR`; AlhiF\+ C /Bu5kBC 2|o$eq3t class holder
a6#PZ!1 {
q &o=4 public :
daNIP1Qn template < typename T >
u^[v{hv'H assignment < T > operator = ( const T & t) const
FaM~ 56Pa {
!XC7FUO return assignment < T > (t);
A84HaRlkF5 }
k3kqgR* } ;
]<= t 6K0*?j{;" %QbrVl+ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
<K'gvMG[ %;J`dM static holder _1;
/_(Dq8^g@ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
%s yBm L+CSF ] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
*?'T8yf^ 而不用手动写一个函数对象。
!*-cf$ 2>s;xZ@/'R n|6yz[N :b-(@a7> 四. 问题分析
95&HsgdxJ 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。
=ByW` 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。
Z;:-8 HPDY 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
K-5)Y+| > 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
ma~`&\xE 下面我们可以对这几个问题进行分析。
P&;I]2# z{x -Vfd 五. 问题1:一致性
ovO^uWz` 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?|
'fsOKx4Z 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
1[ Pbsb w@We,FUJN struct holder
bE"CSK# {
na)_8r~ //
J)]W[Nk template < typename T >
qE[}Cf]X T & operator ()( const T & r) const
7Jk.U=vY {
&s5*akG return (T & )r;
O(!'V~3 }
^
z;pP } ;
Pc<ZfO # B7;MY6h# 这样的话assignment也必须相应改动:
T5)?6i-N "cx" d: template < typename Left, typename Right >
kQ+5pFo3 class assignment
A6VkVJZx {
t{9Ph]e Left l;
uJizR
F Right r;
ORNE>6J
H public :
p-Ju&4fS assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
tp7fmn* template < typename T2 >
<Bwu N,} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
`XQ5> c } ;
Lfor0-j bc-"If Z& 同时,holder的operator=也需要改动:
N~Gh>{N +;T%7j"wz template < typename T >
k6XO-a f assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
w}iflAnjq {
w jF\> return assignment < holder, T > ( * this , t);
h!.(7qdd }
2mRso.Ah ,=FYf|Z 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。
Y+E@afsKs 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Z'E@sc 9 ^,3 >}PU return l(rhs) = r;
< mxUgU 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。
E_?
M& 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
shD$,!
k Tb[GZ,/%; template < typename Tp >
U!h!z`RU54 class constant_t
V:lDR20*\ {
wFe</U-'; const Tp t;
R$\ieNb public :
*oF{ R^ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
*m;L.r`5[ template < typename T >
c;WS !. const Tp & operator ()( const T & r) const
:sf;Fq {
.p&M@h
w return t;
2iUF%> }
%V$^CWOy } ;
zw0p} _*+M'3&= 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
TnC'<zm9! 下面就可以修改holder的operator=了
f~53:;L/ =Ij;I~ template < typename T >
Zy<0'k%U assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
u`ZnxD> {
n4ISHxM return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
qRr;&M &t_ }
hfY2pG9N {BF$N#7 同时也要修改assignment的operator()
D =3NI 'RPe5 vB template < typename T2 >
u+ -}| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
\X(.%5xC 现在代码看起来就很一致了。
rtPQ:CaA)? F:\CDM=lS 六. 问题2:链式操作
M; V2O; 现在让我们来看看如何处理链式操作。
*@D.=i> 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。
+ 505 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。
4kIy4x'* 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。
rx%lL 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
s8R.?mhH= NL1Ajms` template < typename T >
T8v>J4@t struct result_1
&L_(yJ~- {
?8`b typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
fi1tF/` } ;
SlmgFk!r! pJV<#<#Z 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:
xw`Pq6 l@':mX3xd template < typename T >
P#iBwmwN+. struct ref
?xIwQd0 {
B%[Yu3gBo typedef T & reference;
E-CZk_K9 } ;
*!vwW
T template < typename T >
.|!Kv+yD struct ref < T &>
QO~!S_FRH {
kid@*.I typedef T & reference;
c1c8):o+V } ;
Oo$i,|$$ d7A vx 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
N_wB FK<1SOE template < typename T >
yoQ}m/Cj typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
EP,lT.u3 {
!2=<MO return l(t) = r(t);
T=%,^ }
5*C#~gd&F 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。
zW8rC! 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
8!sl) R ^Yul|0*J 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
4"7/+6Z _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
,Tjc\;~% _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
)CKPzNf +5 调用divide的对象返回一个add对象。
8(]*J8/wt 最后的布局是:
q-}qrg Add
l]C#bL>i / \
]2Zl\}GwY Divide 5
bL-+ / \
Mh3Tfp _1 3
jnho*,X 似乎一切都解决了?不。
$b OiP 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。
`)?N7g[\u 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。
y\k#83aU| 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:
+VT/c O%}?DiSl template < typename Right >
nHyqfd<V> assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
qjDt6B^RO Right & rt) const
9X/]O<i,Es {
y rH@:D/ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
lu vrv m }
x,L<{A`z 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
A{|^_1 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。
JCFiKt9n 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。
gv\WI4"n 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。
sBm)D=Kll 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。
X)Zc*9XA 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?
?`hA :X< 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:
'-X[T} .7BJq?K. template < class Action >
=hY9lxW class picker : public Action
#;D@`.#\ {
N2 4J!L public :
4g+Dp&U picker( const Action & act) : Action(act) {}
N1iP!m9Q // all the operator overloaded
~)CGwST[ } ;
cXw8#M! @B\$
me 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&
4W 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:
oZ5 ,y+L4 0hg4y template < typename Right >
OMfw# picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
\r1nMw 3& {
?xwLe return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
G,e!!J }
"O~7s} O\F$~YQ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
U3u j`Oq 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。
7bk`u'0% 1R,SA:L$ template < typename T > struct picker_maker
mor[AJ {
@d|3c7` A typedef picker < constant_t < T > > result;
(<2!^v0.M } ;
2q4-9vu template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
6t=)1T {
6L"b O'_5K typedef picker < T > result;
ra;: } ;
&$bcB]C\3 !K6:5V%q$ 下面总的结构就有了:
{4 {X`$ 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。
bgeJVI 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。
Qe =8x7oIP picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
^+w1:C 5 至此链式操作完美实现。
3/y"kl:<- 3"Zc|Ck <? -HF1c 七. 问题3
G/ H>M%M 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
.oM;D~(=9 ?)g [Xc;K template < typename T1, typename T2 >
N :OLN[ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(&-I-#i {
):\+%v^ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
j-d542" }
%GP`H/H( v}\Fbe 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:
0a9[}g1=# EMPujik- template < typename T1, typename T2 >
0ybMI+* struct result_2
Pv|sPIIB7 {
Gd`s01GKQ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
.pG`/[*a } ;
\*M;W|8aB >,.\`.0 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?
k*OHI/uiow 这个差事就留给了holder自己。
XZ2 ji_D cd`P'GDF {mY=LaS< template < int Order >
Bjh8uW
G class holder;
8@ S@^C*F template <>
Kpkpr`:)] class holder < 1 >
vXZ
) {
..x2 public :
qT01@Bku template < typename T >
PzT@q\O struct result_1
8?rq{&$t {
['Qh#^p typedef T & result;
3sgo5D-rMI } ;
qC-4X"y+ template < typename T1, typename T2 >
!?sB=qo struct result_2
;I6C`N {
,."wxP2u typedef T1 & result;
_bRgr } ;
r?|(t? template < typename T >
]z2x`P^oI typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
);?tGX {
P~V ^Efz{ return (T & )r;
*\_>=sS x; }
TxH
amI l template < typename T1, typename T2 >
^Nt^.xi7 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
JEK_W<BD {
qiq=v) return (T1 & )r1;
(,|eE)+ }
[x-
9m\h } ;
O_ vH w^ E>:#{% template <>
{E}D6`{ class holder < 2 >
o}D
}Q"=A {
X5-[v(/] public :
L=.@hs template < typename T >
}2^qM^,0 struct result_1
%$bhg&} {
,zdK%V} typedef T & result;
/7ShE-.5# } ;
uL:NWgN template < typename T1, typename T2 >
9!0-~,o struct result_2
s#aane {
#TV #* typedef T2 & result;
Q'Uv5p"X } ;
sxdDI?W4 template < typename T >
aCi)icn$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
V2:S
9vO' {
ScQ9p379 return (T & )r;
"Y"`'U=v }
n?S)H= template < typename T1, typename T2 >
|h&okR+_, typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
*|cs_,3 {
?;Da%VS3 return (T2 & )r2;
F>?~4y,b7 }
l*Fp}d. } ;
hM&VMa [ P057]cAat< M5xMTP- 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> >。
z uo:yaO 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
)%
gU 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
iQgr8[
SFf {$7vd return l(i, j) = r(i, j);
vrh2}biCR 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Mp^G7JY, |Qpd<L return ( int & )i;
4tvZJS
hV return ( int & )j;
qWXw*d1] 最后执行i = j;
}h|HT 可见,参数被正确的选择了。
aU#r`D@0 [(vV45(E W@+ge]9m& 31F^ 38 @udc/J$ 八. 中期总结
_^$F^}{& 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
@lqI,Ce5 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
zQB1C 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
sdKm@p|/| 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
>#`{(^ E};1
H "b"|ay Ss1&fZoj n8q%>.i7 a!&m\+? 九. 简化
dd@
D
s 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
6rlM\k@! 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
1R]h>' 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
m$g{& 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
d1NKVMeWr +-*/&|^等
/1hcw|cfC 2. 返回引用。
w-Q=oEt =,各种复合赋值等
7!e kINQ 3. 返回固定类型。
ph3dm\U. 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
yQFZRDV~ 4. 原样返回。
g{hbq[>X] operator,
qIO)<5\[%d 5. 返回解引用的类型。
h0l_9uI operator*(单目)
ciN*gwI) 6. 返回地址。
OjK+`D_C operator&(单目)
'=UsN_@ 7. 下表访问返回类型。
~S0T+4$ operator[]
OV-#8RXJ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
F[X;A\ operator<<和operator>>
A*W/Q<~I O5JG!bGE_F 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。
v5L#H=P 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
-)e(Qt#ewl ]/Cu,mX template < typename Left >
I$f'BAw struct value_return
= Fwzm^}6 {
K3`48,`?wA template < typename T >
bFfDaO<k struct result_1
?1H>k<Jp {
fBPJ8VY typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
_2xYDi } ;
N&W7g#F #/WjKr n template < typename T1, typename T2 >
(U*Zz+ R struct result_2
02po; {
C+-sf typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
21~~ =+)X } ;
>yr3C } ;
D!bi>]Yd U,,rB( u6/;=]0
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
z2SR/[I? P~@I`r567 下面我们来剥离functor中的operator()
H&0S 首先operator里面的代码全是下面的形式:
w%kaM= SqT+rvTh return l(t) op r(t)
~h444Hp= return l(t1, t2) op r(t1, t2)
!)uXCg9U return op l(t)
Z
DnAzAR return op l(t1, t2)
@C5%`{\ return l(t) op
'h{DjNSM
return l(t1, t2) op
V(n3W=#kky return l(t)[r(t)]
15!b]': return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Mm#=d?YUHJ 76S>xnN 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
@%#!-wC-5 单目: return f(l(t), r(t));
5$
rV0X,O return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
90+Hv:wF 双目: return f(l(t));
KnYHjJa return f(l(t1, t2));
^r~R]stE^ 下面就是f的实现,以operator/为例
v5`Odbc=w 'a enhj struct meta_divide
8j!(*'J. {
Rj,M|9Y)o template < typename T1, typename T2 >
K.\- static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
7R".$ p {
'5n=tRx return t1 / t2;
)hK1W\5 }
hin6cac } ;
WFpR@53Db 2&U<Wiu\} 这个工作可以让宏来做:
$a+)v#?, }F
(lffb #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
ki|w?0s template < typename T1, typename T2 > \
^->vUf7PX static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
n!y}p q6 以后可以直接用
[{9&KjI0K DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
DX#F]8bWl 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
CI,xp
(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。。。)
eFCXjM MFLw^10(T 1oIu~f{` 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
TVFxEV7Fx {v}jV{'^um template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
dCM*4B< class unary_op : public Rettype
ecy41y'~: {
vR"<:r47? Left l;
q CB9z public :
EM.rO/qcW unary_op( const Left & l) : l(l) {}
.:#6dG\0z W4(O2RU template < typename T >
\ g[A{ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}\/f~?tEh {
j>OB<4?.+ return FuncType::execute(l(t));
=Z(#j5TGvH }
^@..\X9 mg^\"GC*8 template < typename T1, typename T2 >
wh;E\^',n typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"A?_)=zZ {
$R<eXDW6: return FuncType::execute(l(t1, t2));
3M&75OE }
)WFSUZ~ } ;
ZVek`Cc2 I:aG(8Bi)H -m~[z 同样还可以申明一个binary_op
%lU$;cY OAQ'/{~7 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
v+*l|!v class binary_op : public Rettype
[Pt5c6 L: {
TY|]""3f9 Left l;
c};Qr@vpo Right r;
1dK^[;v>3 public :
7>m#Y'ppl@ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ngJES`0d G#! j` template < typename T >
LHWh-h(s typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&7X0 ;< {
ca_8S8lv return FuncType::execute(l(t), r(t));
jL)aU> kN }
3;`93TO{ JqH2c=}- template < typename T1, typename T2 >
kc8T@5+I0 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vwzTrWA= {
P"u* bqk return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
E4[\lX$J }
6#5@d^a } ;
@11voD r/L3j0 (.!q~G 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
Xb3vvHdI 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
~eL7=G@{ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
+.HQ+`8z] 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。
4aB`wA^x 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Li=l/ 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。。。
qTyU1RU$9^ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
qr=U=oK 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
Z/uRz]Hi 下面是修改过的unary_op
M7,|+W/RK =GM!M@~,Ab template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
xYt{= class unary_op
D?5W1m]E,s {
hY'"^?OP Left l;
9i|6 ~w[zX4@ public :
;{Z2i% N'm:V unary_op( const Left & l) : l(l) {}
bJB:]vs$ R?|_`@@A template < typename T >
a/)TJv struct result_1
x|<|eRYK {
R!pV`N typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
5-mJj&0:! } ;
QTn-n)AE J?%D4AeS]v template < typename T1, typename T2 >
H V struct result_2
5K6_#g4" {
053W2Si typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
x-Mp6 } ;
[[s k \v-> ' template < typename T1, typename T2 >
3UN Jj&-` typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>2g CM {
H8-,gV return OpClass::execute(lt(t1, t2));
.cZ&~ N }
Y6D=tb =v;-{oN! template < typename T >
hCxL4LrF typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-O_UpjR; {
BEI/OGp return OpClass::execute(lt(t));
aF;TsB }
'}rDmt~ RD_;us@&&* } ;
~y|%D; l[fNftT- "BVz5? 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
=V,'f 好啦,现在才真正完美了。
AV2q* 现在在picker里面就可以这么添加了:
Iiy:<c M5x!84 template < typename Right >
YwF6/JA0^ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
`r iv`+J{s {
VG8rd'Z return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
|@@mq!>- }
?\O+#U%W 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。
]Z84w!z Gqia@>T4*N "w'YZO]> 18n84RkI9 | 5L1\O8# 十. bind
3=<iGX"z 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。
7YN)T? 先来分析一下一段例子
N{`l?t0I sTA/2d K?;p: int foo( int x, int y) { return x - y;}
dH/t|.% bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
1`}fbX;"m) bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
TcP1"wc 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。
*3ne(c 我们来写个简单的。
"{Be k< 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
2 Lamvf 对于函数对象类的版本:
#PrV)en g_>ZE template < typename Func >
i]53A0l struct functor_trait
@\DD|o67 {
J@GfO\
o typedef typename Func::result_type result_type;
YT5>pM-% } ;
*QG3 Jz 对于无参数函数的版本:
YEQW:r_h.S Ky yG8;G% template < typename Ret >
1 :Yt2] struct functor_trait < Ret ( * )() >
N#u8{\ |8] {
{IMzR'PN typedef Ret result_type;
//
}8HY)> } ;
2&Byq 对于单参数函数的版本:
4{DeF@@ /SXz_e template < typename Ret, typename V1 >
7idi&h" struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
+^J-'7Vt {
vaj66nV typedef Ret result_type;
Hk]BC } ;
>-w=7,?'?z 对于双参数函数的版本:
gFT~\3jp= k,7+=.6 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
\ZFQ?e,d struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
>fye^Tx {
,w%oSlOu typedef Ret result_type;
qP"JNswI_ } ;
s1vrzze 等等。。。
M_1Tx 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
zcB2[eaV olMO+-USP template < typename Func >
@E}X-r.^f struct func_return
A'(7VJ {
Tj=dL template < typename T >
cIr1"5POXK struct result_1
HJ qQlEq {
q{GSsDo-:V typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
OF&h=1De, } ;
=u8D!AxT ZB[(Tv1 template < typename T1, typename T2 >
+oy&OKCa struct result_2
V+qJrZ,i {
lmQ 6X typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
5ttMua <G? } ;
k=7Gr;;l=p } ;
_;:rkC fj lKEX"KQ! (
f,J_ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
23-t$y] u<]mv template < typename Func, typename aPicker >
HmExfW
class binder_1
VD24X {
d9Z&qdxTKq Func fn;
JA)o@[lF aPicker pk;
8PBU~mr public :
U,<]J*b(@4 f<89$/w template < typename T >
B:-U`CHHQ struct result_1
mP pvZ {
1TNz&=e typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
#, Q}NO#vT } ;
w<65S st?gA"5w template < typename T1, typename T2 >
$;Vc@mYGW; struct result_2
gF[6c`-s {
hr$Sa typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
fxDj+Q1p } ;
qL|
5-(P F>dwL bnb binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
+z-[s6q2m W]]q=c%2 template < typename T >
(*,8KLV_i typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
QjA&IZEC
{
J&eAL3"GF return fn(pk(t));
RF_[?O)Q }
^qxdmMp)l template < typename T1, typename T2 >
BeK2;[5C typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jfUJ37zNZr {
:l+_ja&o return fn(pk(t1, t2));
4\M8BRuE }
eZg$AOpU } ;
v f`9*x F &Y1`?1;nw SIq1X'7 一目了然不是么?
cd!|Ne>fe 最后实现bind
`=79i$,,t
+?;j&p x;u ~NKy template < typename Func, typename aPicker >
Xo Y7/&& picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
3gpo
% {
tBseqS3< return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
uPkb, :6~Z }
u_.HPA ASW4,% cl 2个以上参数的bind可以同理实现。
d$K=c1 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。
XA1f' Kk JSgpb?( 十一. phoenix
xP{-19s1] Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
x=-0 zV _gW{gLYyJ for_each(v.begin(), v.end(),
>
\3ah4"o (
|3;(~a)% do_
Ky kSFB [
e1unzpWN cout << _1 << " , "
mV?&%>*(f ]
:y#T9R9 .while_( -- _1),
(#o t^ cout << var( " \n " )
*Y%Jl
o )
#~k[ 6YR 0 );
Mra35 Ma6W@S 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:
S`iR9{+& 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
rbyY8
bX operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
]JjK#eh 那么我们就照着这个思路来实现吧:
8o|P&q(v* hj!+HHYSk *HE^1IEl template < typename Cond, typename Actor >
S~)w\(r class do_while
gnLn7? {
i#W*' Cond cd;
lY'N4x7n Actor act;
pu4,0bw public :
?Elg?)os template < typename T >
#BY`h~&T struct result_1
g97]Y1g {
jL>:>r typedef int result_type;
<7)Fh*W@ } ;
qX#MV>1 WeMAe
w/d do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
qZk:mlYd @r;wobt template < typename T >
}Qr6l/2 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)oU)}asY {
GABQUmtH do
{fDTSr?/ {
H?` g!cX act(t);
x,8<tSW)Z }
p_2pU)% while (cd(t));
L":bI&V?: return 0 ;
x_MJJ(q8g }
^,8R,S\}$ } ;
$uh z 06mlj6hV C~4PE>YtTv 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
zsXpA0~3s 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。
#8h;Bj 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。
aM=D84@ 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。
Di5(9]o2 下面就是产生这个functor的类:
1X1 NtS@ !>$4]FkV |L6&Gf]#5 template < typename Actor >
1Sz A3c class do_while_actor
?>
Dtw#} {
hJ;$A*Y Actor act;
'gMfN public :
,)FdRRj do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
=aG xg57 Q \hY7Xq' template < typename Cond >
p0:kz l4$ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
]0V}D,V($ } ;
s1N?/>lmB Me5{_n *fMpZ+;[m 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
hqvE!Of 最后,是那个do_
9!',b>C6 #-VMg+14 =='Td[ class do_while_invoker
fV>CZ^=G {
=uHnRY public :
g|X ;ahTT template < typename Actor >
M~e0lg8 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
-Apc$0ZsN {
{Azn&|%.t return do_while_actor < Actor > (act);
@$^bMIj@W }
e}Vw!w } do_;
q%n6K ?lGG|9J\ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
8I20*# 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
'VyM{:8 最后来说说怎么处理break和continue
\J. .*,' 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。
:o-,SrORM 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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