一. 什么是Lambda
&a6-+r 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
G]dHYxG 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,
X?] Mzcu I<"UQ\) iZ0(a :Ye~I;"8 class filler
&E@mCQ1 {
#v4^,$k> public :
fT<3~Z>m void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
To-$)GQ@W } ;
#IeG/t( \aN5:Yy p*JP='p 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:
@P[%6 d mS.!lkV Ds@K%f(.?w >b~Q%{1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
!Nbi&^k B ,t|_Nc
MfA%Xep 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
V'9OGn2v j`_Z`eG e.(RhajB C*Qx 二. 战前分析
,S?:lQuK5 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。
m-qOyt 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
CljEC1S# [TT:^F(Y $GVf;M2* for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
@;[. #hK /* --------------------------------------------- */
\P*%u vector < int *> vp( 10 );
WK.,q># transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
nVGOhYn /* --------------------------------------------- */
!H @nAz sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
UaHN*@ /* --------------------------------------------- */
W7 +Q&4Y int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Z#K0a' /* --------------------------------------------- */
Mi`t$hmP for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
E.yc"|n7l2 /* --------------------------------------------- */
Ae<;b Of for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
g}vU*g
; {s?hXB avqJ[R }~#qDrK 看了之后,我们可以思考一些问题:
s3~6[T?8 1._1, _2是什么?
/ $'M 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。
])WIw'L! 2._1 = 1是在做什么?
RC!T1o~L 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。
W#^p%?8pR 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。
?MiMwVR u7-0? x
o72JJ 三. 动工
3>z+3!I z 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
D.h <!?E% prxmDI zf^@f%R Q}#H|@ template < typename T >
>~&7D`O class assignment
y|WOw(# {
CS"p3$7, T value;
'b_SQ2+A public :
*Oy%($' assignment( const T & v) : value(v) {}
?[lKft
template < typename T2 >
+jp^ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
ur
k@v } ;
` $[`C/h 92*Y( > <%oT}K\; 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
%5<t3H" 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
2f9%HX(5 &oDu$%dkT 1:"ZS ]i
TJb&f< class holder
AOCiIPw
{
dr4 m}v. public :
E+eC #!&w template < typename T >
2V*<J:;wb assignment < T > operator = ( const T & t) const
l3kBt-m {
l`{JxVg return assignment < T > (t);
oF0*X$_X }
+ L#):xr } ;
y;HJ"5.Mw 3.
g-V
j<i:rk| 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
+]{PEnJ Rs 0Gqx static holder _1;
.eDI ZX Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
' :,p6 ivi&; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
DVRbTz3V 而不用手动写一个函数对象。
U,$^|Iz =v=H{*dWA GoKMi[b ?s: 2~Qlu 四. 问题分析
82z<Q*YP 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。
T<ekDhlr 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。
]b@:?DX8 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
(( Wq 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
F}#=qBa[ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
t`A5wqm MbC&u:@ "v 五. 问题1:一致性
{7o|*M 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?|
[2ZZPY9?Q 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
c::Vh ekuRGG struct holder
+JL"Z4b@R} {
g ??@~\Ov //
`)eqTeW template < typename T >
C$EvcF%1 T & operator ()( const T & r) const
%g%#=a;]q {
RIxGwMi% return (T & )r;
@Tf5YZ* }
XZ&q5]PJI } ;
{2%@I~US _{'HY+M 这样的话assignment也必须相应改动:
!8>tT F!yejn
[ template < typename Left, typename Right >
?gOZY\[ma class assignment
81U(*6 {
Nv_"?er+y Left l;
GvT'v0&+ Right r;
w.H\j9E
l public :
gj Ue{cb5 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
$+a2CZs! template < typename T2 >
cwA+?:Ry} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
p[-buB] } ;
EK}f-Xei ]w|,n2DG 同时,holder的operator=也需要改动:
zi}dQsy6 c1p*}T template < typename T >
fmj-&6 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
]i@VIvYq {
rF5O?<( return assignment < holder, T > ( * this , t);
nXqZkZE\ }
hSDuByoi R%N&Y~zH 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
d.uJ}=| 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
P$i?%P~ |^E#cI return l(rhs) = r;
n~k9Z^ $ 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。
gb_k^wg~1' 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
pjX')i< ryp@<}A]!d template < typename Tp >
YWPAc>uw, class constant_t
C/Dc1sj {
KCkA4`IeM const Tp t;
y2eeE CS] public :
Awad!_VdHS constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
cC6W1K! template < typename T >
C.$`HGv const Tp & operator ()( const T & r) const
C0F#PXUy {
<<P&
MObqj return t;
kiFTx
&gf }
sX,oJIt } ;
QeVM9br)m ?gMxGH:B.& 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
v='h 下面就可以修改holder的operator=了
G6(U\VFqO ;F;`y), template < typename T >
\^+=vO;A assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
')/yBH9mR {
Dh|8$(Jt return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
=@>[ }
z`D;8x2b ggUJ -M'2h 同时也要修改assignment的operator()
n1xN:A ?qt>;o|Ue template < typename T2 >
8j}CP T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
p}NIZ)]$ 现在代码看起来就很一致了。
"7pd(p *C #Xc6bA& 六. 问题2:链式操作
Q1Sf7) 现在让我们来看看如何处理链式操作。
iVt*N$iZ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
7usf^g[dh 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
\P_1@sH= 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
}pa@qZXh 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
t*zBN!Wu_ q|.
X[~e| template < typename T >
FU|c[u|z struct result_1
%K_[Bx{B {
6*/o typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
H`$s63 } ;
{%5tqF C{
{DZ* 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:
L+PrV y ;w,g|=RQ template < typename T >
f`?Y+nu} struct ref
daIt `} s {
L
s=2! typedef T & reference;
SPxgIP;IR } ;
F.b;O : template < typename T >
sSC yjS'T struct ref < T &>
AopCxaJ` {
ui,#AZQ#{4 typedef T & reference;
EF?@f{YY$n } ;
EwcN$Ma 4w:_4qyb 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
UJ_E&7,L HKk;oG template < typename T >
eGS1% [ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
MH`H[2<\!, {
)x-iru
A: return l(t) = r(t);
BOLG#}sm }
9i8D_[ 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。
D84`#Xbi 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
O>zM(I+p wY2#xD 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
WVp7H _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
YB h: _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
)Aa98Eu?2 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
,o}!pQ 最后的布局是:
fMn7E8. Add
h*f= / \
-bK# &o, Divide 5
xr)Rx{)3h / \
t,;1?W# _1 3
vIrLG1EK 似乎一切都解决了?不。
2yhtJ9/ 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。
kE tYuf^ 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。
`J^J_s 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:
9KVeFl =j 6amk- template < typename Right >
AAkdwo assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
@ba5iIt Right & rt) const
x[3kCa|4A {
-Rhxib|< return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
>+=)Q,|R }
\eE0Rnaf- 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
BW}^ n 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=$y_9# 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
Cd.pMoS 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
O^I~d{M 5I 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
BYN<|= 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
>A|6kzC 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
rp.S4;=Q 9 SI3ek9|XU template < class Action >
4`G":nE?We class picker : public Action
h[%`'(
{
1sZwW P public :
P@:#NU[ picker( const Action & act) : Action(act) {}
+I#5? // all the operator overloaded
KP7bU9odJ } ;
2 As 4} W|3XD-v@ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
J4h7]
qt 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
`,4"[6S FfN==2:b template < typename Right >
HH3WZ^0> picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
!}^c.<38Q {
B&#TbKp return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
dRyK'Xr }
0O?B!Jr]RM 0 ]U
;5 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
&"fMiK3 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
u4NMJnX PIn' tV template < typename T > struct picker_maker
b5
YE4h8% {
"g\ typedef picker < constant_t < T > > result;
g>x2[//pk } ;
Ze'AZF template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
u#?K/sU {
to^ &: typedef picker < T > result;
3@?#4]D{' } ;
Ob?>zsx Y:]~~-f\~ 下面总的结构就有了:
I@a7AuOw functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
ZPn`.Qc picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
]v@#3,BV picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
q(e&{pbM) 至此链式操作完美实现。
C<2vuZD X^#48*"a 0]{h,W3]@[ 七. 问题3
@"-<m|lM 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
%xf6U>T 4s~YqP{K template < typename T1, typename T2 >
IP$^)t[ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|uQJMf[L) {
qr$=oCqa return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
s
d>&6R^ }
kg7oH.0E g/W<;o<v(I 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
cUaLv1:HI R~CQ=KQ. template < typename T1, typename T2 >
eCMcr !. struct result_2
?UoA'~= {
1?`,h6d*= typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
/}r%DND' } ;
\y{Bnp5h s%>>E!Qi_ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
T.GY 这个差事就留给了holder自己。
:^71,An >E *f$mSI= f
GE+DjeA template < int Order >
/K:M
,q class holder;
Wu< template <>
rAwq$!x x class holder < 1 >
JSt%L|}Y {
tXcc#!'4C public :
VjSb>k template < typename T >
K0yTHX?(. struct result_1
K7Kd{9-2 {
<)n1Z[4 typedef T & result;
3zp)!QJi } ;
K!"[,=u_ template < typename T1, typename T2 >
g4&zBn struct result_2
X3#|9 {
Am%zEt$c typedef T1 & result;
%+ig7a: } ;
BHOxwW{ template < typename T >
<w(UDZ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
;#P@(ZVT {
{f3)!Pei`J return (T & )r;
m'XzZmI }
Fd2Eq&:en$ template < typename T1, typename T2 >
HlBw:D(z:^ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
SJ^.#^) {
Z$kff-Y4 return (T1 & )r1;
OqtQLqN }
t=NPo+fm } ;
Y2!OJuyGc j?29_Az template <>
1]aM)}, class holder < 2 >
mQtGE[ {
}k.-xaj public :
oU% rP template < typename T >
"'p:M,: struct result_1
=Bi>$Ly {
t8\F7F P typedef T & result;
)\l}i%L: } ;
gpVZZ:~ template < typename T1, typename T2 >
Yvs)H'n= struct result_2
*oL?R2#7 {
vXLiYWo typedef T2 & result;
63QMv[`, } ;
f{FW7T}O2 template < typename T >
y/h~oGxy typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
{*ATY+ {
wAkpk&R return (T & )r;
3bu VU&ap }
e3"GC_*# template < typename T1, typename T2 >
Yw"o_ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
}L>}_NV\ {
@X?DHLM return (T2 & )r2;
QUVwO
m }
q6f+tdg= } ;
3haYb` W~aVwO'( !fZ\GOx 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<<>XIL 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
n'9Wl'
首先 assignment::operator(int, int)被调用:
d^mw&F)S / @X! return l(i, j) = r(i, j);
U2 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
T=(/n= t,M_ return ( int & )i;
*BH*
return ( int & )j;
X#'DS&{ 最后执行i = j;
E?z3 D*U 可见,参数被正确的选择了。
[-_3Zr IP7j)SM! qc2j}D0
sI7d?+ vm"LPwSk> 八. 中期总结
z6]dF"N 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:
>0Y >T6! 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
x:\+{- 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
rCGXHbj% 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
$~!%Px) R2vT\ 6xv BCYTlxC' %i{Z@ U<gMgA @)1>ba 九. 简化
zflfV!vAg 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
Gole7I 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
&l"/G%W 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
jzI70+E 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
>!848J +-*/&|^等
Ckd@| 2. 返回引用。
7DDd1"jE =,各种复合赋值等
?;zu>4f| 3. 返回固定类型。
a\>+!Vq 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
GPz0qK 4. 原样返回。
_v bCC7Bf8 operator,
Y<-h#_ 5. 返回解引用的类型。
FeoI+KA operator*(单目)
jj_z#6{ 6. 返回地址。
0^$L{V operator&(单目)
bc=,$ 7. 下表访问返回类型。
g5M=$y/H operator[]
$s+/OgG4H 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
(-Cxv`7 operator<<和operator>>
nNz1gV:0X ]6L; 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。
<*EMcZ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
?!^ow5"8 n75)%-
template < typename Left >
k>E^FB= struct value_return
$9+|_[ ]v. {
FlGU1%]m template < typename T >
pqe7a3jr struct result_1
|eykb?j` {
uzg(C#sp typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
WJWi'|C4 } ;
k-IL%+U p[R4!if2 template < typename T1, typename T2 >
m:B9~lbT+ struct result_2
E@ J/_l; {
M2H +1ic typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
uonCD8 } ;
#(swVo:+E } ;
h ` qlI1] F-AU'o
* Ipro6
I 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
yN[aBYJx,M [NE|ZL~ 下面我们来剥离functor中的operator()
A12EUr5$ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
5. ibH F
t/yPv
return l(t) op r(t)
XSk*w'xO return l(t1, t2) op r(t1, t2)
=~z sah6N return op l(t)
hr$Wt?B return op l(t1, t2)
}`KK return l(t) op
5~D(jHY; return l(t1, t2) op
ebno:) return l(t)[r(t)]
/2^"c+/'p return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
]%M&pc3U <*JFY%y" 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
qm^|7m^ 单目: return f(l(t), r(t));
"5<:Dj/W return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
(
jAC Lo 双目: return f(l(t));
GuK3EM*_ return f(l(t1, t2));
P5Lb)9_Jw 下面就是f的实现,以operator/为例
L~oy|K67 "<Ozoo1&w struct meta_divide
L4O.= *P1 {
fGZ56eH: template < typename T1, typename T2 >
&Va="HNKt static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
W(pq_H' {
.~$!BWP return t1 / t2;
{p\ll }
e"oTlB } ;
/H4Z.|@ .RNY}bbk 这个工作可以让宏来做:
E7' '0-YFx'U0V #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
\SSHj ONX template < typename T1, typename T2 > \
8Q%g<jX* static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
CvhVV"n 以后可以直接用
>$$z 6A[ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
CbGfVdw/c 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
j,n\`7dD$ (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。。。)
[)+wke9 6am
g*=] 9xi nX-x;n 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
5P Zzaz< E5aRTDLq template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
K;z$~;F class unary_op : public Rettype
_(zZrUHB {
Ez8k.]q u Left l;
{FQ@eeU public :
Vv54;Js9 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
@An} 0=0,ix7?# template < typename T >
\sMe2OL#z typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*\.8*6*$! {
rJZR8bo return FuncType::execute(l(t));
(>
W\Nf }
l~]D|92 '-U&S template < typename T1, typename T2 >
]p8zT|bv typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*
N]^(+/A {
.k:heN2-x return FuncType::execute(l(t1, t2));
">._&8KkE0 }
0iYo&q'n } ;
_01wRsm%2 nb<e<>L u,V_j|(e 同样还可以申明一个binary_op
_tUh*"e& \q($8< template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
{xAd>fGG+y class binary_op : public Rettype
vPz$+&{I {
y\omJx=, Left l;
gw!d[{# Right r;
oXjoQ public :
9X?RJ."J binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
+4$][3. @XJ#oxM^ template < typename T >
?K+q~DzNSD typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~NZL~p {
;j.-6#n return FuncType::execute(l(t), r(t));
F\, vIS }
[~PR\qm Ur]/kij template < typename T1, typename T2 >
6P3h955c typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I8a3: ) {
lEgjv, return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
h@E7wp1'~ }
c/Fgx/hr } ;
c]h@<wnv 0SfW:3 B0U(B\~Y 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
Bn9#F#F< 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
m]vS"AdX DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
m/Erw"Z 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
hq&| 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
@DIEENiM 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
#dKy{Q3he 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Vm8@LA 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
)X;051Q 下面是修改过的unary_op
j+fib} 8}
`Xz!apA template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
G^N@r:RS class unary_op
4Q/{lqG {
OP<N!y ?[ Left l;
"u]&~$ GeDI\- public :
,]:Gn5~ ~`Rar2%B unary_op( const Left & l) : l(l) {}
?JG^GD7D D2g/P8.<A template < typename T >
d<+hQ\BF, struct result_1
w
>2sr^!y {
/o%VjP"< typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
obE8iG@H } ;
}zks@7kf Unv'm5/L template < typename T1, typename T2 >
L2+cVR struct result_2
y>.t[*zT {
$|xSM2 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
n\)1Bz } ;
<}:` Y" z3]W # template < typename T1, typename T2 >
}tw+8YWkz typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V3#ms0 {
;W+8X-B return OpClass::execute(lt(t1, t2));
63 'X#S }
MT"&|Og )=sbrCl,C/ template < typename T >
=6qTz3t typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
xL1Li]fM!' {
S.4+tf7+ return OpClass::execute(lt(t));
iMt3h8 }
rrr_{d/
d|oO2yzWv } ;
]/kpEx i^e8.zgywF ;1[Z&Uv8 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
8q%y(e 好啦,现在才真正完美了。
"!D y[J 现在在picker里面就可以这么添加了:
^~I@]5Pq +}N'Xa/Jt template < typename Right >
(ix. picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
l_/(J)|a {
CvmIDRP* return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
lyX3'0c }
Vi: ^bv 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。
W^H3 =hZ .=9WY_@SZ :^Pks R );%H;X+x _crhBp5@T3 十. bind
ka!v(j{E 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。
,5"(m?[m 先来分析一下一段例子
qxb]UV,R oWL_Hh%-f` |mE;HvQF int foo( int x, int y) { return x - y;}
}mXYS|{ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
QOo'Iv+EL bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
*Q^z4UY 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。
) jH`lY) 1 我们来写个简单的。
|bz%SB 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
BaW4 s4u 对于函数对象类的版本:
-1Dq_!i pd#Sn+&rf template < typename Func >
6_4B! struct functor_trait
7M~sol[* {
Nwz?*~1 typedef typename Func::result_type result_type;
eFG(2OVg}M } ;
RzjUrt 对于无参数函数的版本:
l>}f{az-T <BED&j!qvP template < typename Ret >
t$z[ja= struct functor_trait < Ret ( * )() >
^\AeX-q2v' {
u30D`sky typedef Ret result_type;
K\rQb } ;
?' .AeoE- 对于单参数函数的版本:
m<hP"j KF00=HE|] template < typename Ret, typename V1 >
.a]#AFX struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
{?eUAB< {
<kdlXS>J. typedef Ret result_type;
3}<U'%sd } ;
[p9v#\G; [ 对于双参数函数的版本:
dv>n38&mDQ bO2?DszT5 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
*$ g!/, struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Z;Hkx1 {
M/quswn1 typedef Ret result_type;
,< x/ } ;
*u1q7JFQk 等等。。。
&jHsFS 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
VFL^-tXnA^ "vSKj/] template < typename Func >
NC%hsg^0/ struct func_return
4}h}`KZZ {
yl~_~<s6 template < typename T >
^~;ia7V&2 struct result_1
"0PrdZMx {
W~'xJ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
)"pvF8JR%3 } ;
R~4X?@ZB n(J>'Z template < typename T1, typename T2 >
RyJy%|\-S struct result_2
xKG7d8= {
);h(D!D, typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
^obuMQ; } ;
9p qsr~ } ;
Bi:lC5d5? din,yHu~ Bzrnmz5S 最后一个单参数binder就很容易写出来了
3T)rJEN A }yEV&&
@ template < typename Func, typename aPicker >
w'2FYe{wj class binder_1
J+`aj8_ B {
ixu*@{<Z( Func fn;
y|}~"^+T aPicker pk;
$]We | public :
#m.e9MU v
49o$s4J template < typename T >
F'Y ad struct result_1
cRVL1ne {
. ,^WCyvq typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
2|,L 9 } ;
Reikf}9Q #[#evlr= template < typename T1, typename T2 >
Q?k*3A struct result_2
{R!yw`#^B {
6P1s*u typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ma~#E$i& } ;
HrBJi a/j;1xcc< binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
F3}MM
dX {h?pvH_> template < typename T >
z%YNZ^d typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t]LiFpy2IC {
a:)FWdp?9 return fn(pk(t));
R ZY=c }
vmqa_gU\ template < typename T1, typename T2 >
il5C9ql$ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X&pYLm72; {
8%7%[WC# return fn(pk(t1, t2));
&:&89<C' }
?bB>}:~j) } ;
*p}mn#ru- gF{ehU% ^3$l!>me 一目了然不是么?
qH}8TC 最后实现bind
lGd'_~'= 1ML L OyZR&,q template < typename Func, typename aPicker >
JN0h3nZ_ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
+
Q-b} {
tK%ie\ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
N)X Tmh2v| }
'47
b"uV !g|O.mt 2个以上参数的bind可以同理实现。
b/'bhE= 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。
d05xn7%!{ _Je4&KU 十一. phoenix
}%_|k^t Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Zhq_ pus"a $D^\[^S for_each(v.begin(), v.end(),
P8d (
+~^S'6yB do_
iS$[dC ?N [
GJ,&$@8) cout << _1 << " , "
3f7zW3F ]
=?RI`}vw_H .while_( -- _1),
=0)|psCsM cout << var( " \n " )
mTE(JZt )
(C!p2f );
V?u#WJy/ d &#_t@% 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:
v~nKO?{
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
E\[B E<y operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
3oCI1>k 那么我们就照着这个思路来实现吧:
o1.~g'!^ ${ {4L?7 +U
oNJ template < typename Cond, typename Actor >
o<Zlm)"%1 class do_while
|
&X<- {
3V k8' Cond cd;
U]3!"+Y1P Actor act;
hd)Jq'MCS public :
54_}9_g template < typename T >
}'oU/@yG struct result_1
X1^VdJE {
TA[%eMvA typedef int result_type;
WX&IQ@ } ;
T~[:oil \O|SPhaIf do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
7Jn%XxHq ]Z!Y*v template < typename T >
#J[g
r_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
C`.YOkpj {
nrl?<4_ do
t1']q" {
uavATnGO{B act(t);
4=yzf }
?2<)
Jw while (cd(t));
mfraw2H return 0 ;
$C[z]}iOi }
X7*F~LFrj } ;
46C%at
M0} ._}}@V_/ LqWiw24# 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
WcN4ff- 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。
:aNjh 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。
-"[4E0g0 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。
v
vErzUxN 下面就是产生这个functor的类:
cIU2 qFn[ Z<vz%7w A0{xt*g template < typename Actor >
]es|%j 2 class do_while_actor
uMcI'= {
'm`O34h Actor act;
8~'cP? public :
Ng#psN do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
B"4 3o7C x"2p5T7*> template < typename Cond >
_^<vp picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Cd%5XD^ } ;
,
'pYR]3 L ]')=J+ bQaRl=:[: 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
6N@=*0kh- 最后,是那个do_
*l_a=[<[ '}hSh \RDN_Z class do_while_invoker
u3h(EAH> {
g0,~|. public :
7Jb&~{DVk template < typename Actor >
$[T~<I do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
$JFjR@j {
2Io|? return do_while_actor < Actor > (act);
0)dpU1B#M }
(TeH)j! } do_;
s\ *p|vc $xu2ZBK 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Zo=,!@q( 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
PF4[;ES' 最后来说说怎么处理break和continue
Il=6t 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。
2"6L\8hd2 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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