一. 什么是Lambda
p9u'nDi 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
+TaxH; 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"kI1^[nj tu* uQ:Ipk T{m) = (q .oT'(6# class filler
nTwJR {
8Lx1XbwK public :
"$o>_+U
void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
g)TZ/,NQ{ } ;
CxJ3u w{k ^O7~ JsuI&v 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
+Ss3Ph /BQqg08@L Umz b >$-YNZA for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
4cPZGZ{U q165S OgC,oj,!/ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
n=F
r v*"Z -@`Ah|m@} Yo'Y-h# p=E#!cn3 二. 战前分析
oD\t4]?E 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。
2Vf242z_ 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
@n.n[zb\| i|AWaG) p'%S{v@5(( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
.|hsn6i/- /* --------------------------------------------- */
|3T2}oh rr vector < int *> vp( 10 );
[+R_3'aK transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
X;UEq]kcmn /* --------------------------------------------- */
){'<67dK sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
/d:hW4}<}. /* --------------------------------------------- */
dW!El^w} int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
D|m3.si /* --------------------------------------------- */
/VufL+q1 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
*>mjUT}cP /* --------------------------------------------- */
"-X8 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
s2|.LmC3|B S1Od&v[R /^k%sG@? _E'}8.#{ 看了之后,我们可以思考一些问题:
V]+y*b.60 1._1, _2是什么?
Y~{<Hs 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。
%g@\SR. 2._1 = 1是在做什么?
DC1.f(cdR 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。
"!AtS 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。
=SeQ- H# !o?&{"#+ Xa#.GrH6 三. 动工
AH/o-$C& 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
UQ;2g\([ ty"L&$bf Z4As'al rEC template < typename T >
00dY?d{[D class assignment
]cS(2hP7 {
a)=|{QR>W T value;
(?^ F }] public :
kBrA ? assignment( const T & v) : value(v) {}
F!u)8>s+z{ template < typename T2 >
IO
0nT T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
1y1:<t } ;
'kC#GTZi #\^=3A|b phf{b+'#X 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
'/6f2[%Y" 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
&I8DK).M+ Wex2Fd?DO ED79a: U!c+i#:t class holder
-.MJ3 {
oi,KA public :
1hi,&h template < typename T >
/}6y\3h assignment < T > operator = ( const T & t) const
wL3RcXW``e {
G/#<d-}_ return assignment < T > (t);
[f lK }
=P9rOK= } ;
k\T]*A U>.5vK.+ >]gB@tn[ 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:
LiQH!yHW
uM\\(g} static holder _1;
8J$1N*J| Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
*aWh]x9TlU *WJK& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
>yn]h4M 而不用手动写一个函数对象。
lt:&lIW,3 N}7b^0k 0n`Temb/ sH2xkUp 四. 问题分析
C6a- 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
85[
7lO)[ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
~Y*.cGA 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
\#w8~+`Gq 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
c7@/<*E+ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
wA/!A$v( uuD2O )v 五. 问题1:一致性
\I4Uj.'>\ 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?|
1D8S}=5& 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
CPcUB4a%# W=293mME struct holder
~'0n
]Fw {
0]'
2i //
8$47Y2r@ template < typename T >
piIz ff T & operator ()( const T & r) const
>d]-X] {
MMET^SO return (T & )r;
a`^$xOK, }
n[K%Xs) } ;
!.O[@A\.- K,|3?CjS 这样的话assignment也必须相应改动:
J>#yA0QD2 c?c\6*O template < typename Left, typename Right >
_4SZ9yu class assignment
# .(f7~ {
lV4TFt, Left l;
7SYe:^Dx Right r;
2h*aWBLk public :
)T
gfd5B assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
7p':a) template < typename T2 >
04v
~K T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
\vc&V8 } ;
~~k0&mK|Q AT3HHQD 同时,holder的operator=也需要改动:
DaHbOs_< 3PRU template < typename T >
0k?]~f assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Y`-q[F?\y {
t4:/qy return assignment < holder, T > ( * this , t);
7zE1>. }
"oZ_1qi< <^{(?* 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。
Nr,I`x\N 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
KV&6v`K/N F 8sOc&L return l(rhs) = r;
u0oTqD? 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。
T>#~.4A0 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
BOM0QskLf ,d_rK\J template < typename Tp >
>rP[Xox' class constant_t
iS.gN&\z^ {
=+DhLH}8 const Tp t;
30Qp:_D public :
$qg2@X. constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
)*uo tV template < typename T >
;WYzU`<g const Tp & operator ()( const T & r) const
#sjGju"#_ {
BU>R<A5h return t;
4o@:+T:1 }
811QpYA } ;
I D-I<Ev hDUU_.q)D 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
&1yErGXC 下面就可以修改holder的operator=了
E
U RKzJk ls9Y? template < typename T >
y<R5}F assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Da6l=M {
#FRm<9/j return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
B]gyj }
W) LqJV 同时也要修改assignment的operator()
NhF"% S-Vxlku] template < typename T2 >
=c&.I}^1L T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
wnXU= 现在代码看起来就很一致了。
!m'Rp~t *tR'K#:&g! 六. 问题2:链式操作
?/sn"~" 现在让我们来看看如何处理链式操作。
>zfx2wh\a 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
LXrk5>9 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
HP<a'| r 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
KXcRm) 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
*nHMQ/uf lm&^`Bn) template < typename T >
yn(bW\ struct result_1
7u:kR;wk {
&><b/,] typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
upeioC q } ;
M80O;0N%A 3tUn?;9B 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
'T7 3V 3X ',L*f template < typename T >
J#3[,~ struct ref
L
9cXgd {
`0q=Z], typedef T & reference;
u:l<NWF^ } ;
&l_}yf"v template < typename T >
0blbf@XA struct ref < T &>
[fvjvN` {
)_o^d>$da typedef T & reference;
;}ThBb3 } ;
z" ?WT$ eHd7fhW5 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
}rs>B,=*k RVs=s}|>* template < typename T >
psz0q| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
:+
1Wmg {
$ZB`4!JxG return l(t) = r(t);
W* v3B. }
A>FWvlLw'm 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
N
Mx:Jh-YN 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Y!Io @{f m$pRA0s2` 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
7<B-2g _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
d:_; _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
d1
kE)R +5 调用divide的对象返回一个add对象。
;/+U.I%z 最后的布局是:
,i;#e Add
^%LyT!y / \
;$4&Qp:# Divide 5
2hryY / \
n)35-?R/M _1 3
'W("s 似乎一切都解决了?不。
%yl17:h# 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。
A
McZm0c` 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。
uNw9g<g:V[ 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:
HRu;*3+%>F }*qj,8-9 template < typename Right >
*{Z=)k% assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
42}8es.aa
Right & rt) const
pW>{7pXn {
PQh s^D return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
!<~cjgdx }
{5d 5Y%& 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
=2} kiLKO 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。
vr2PCG[~ 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。
F=#V/ #ia 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。
|pq9i)e& 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。
_.BT%4 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?
:IfwhI) 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:
x5/&,&m`% /s=veiH template < class Action >
~ ^ class picker : public Action
[/n@BK {
$P%cdJ T0 public :
)%n$_N n picker( const Action & act) : Action(act) {}
"J+4 // all the operator overloaded
%so{'rQl } ;
_ F|}=^Z` g+<[1;[- 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。
r}D#(G$ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
{[L('MH2| \ a(ce?C template < typename Right >
B_b5&M@ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
[8[<4~{ {
Y#=MN~##t return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
T5.^
w }
m&'!^{av &"hEKIqL Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
&%t&[Se_~ 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。
_ u~0t`f~ 've[Mx template < typename T > struct picker_maker
be5N{lPT@; {
lNWP9?X typedef picker < constant_t < T > > result;
b>k2@ } ;
e6jA4X+a template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
|(PS
bu {
,_,*I/o>B typedef picker < T > result;
(hQi { } ;
Z|ZB6gP>h1 urCTP.F 下面总的结构就有了:
*yjnC 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。
kY{$[+-jR picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
LNHi}P~ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
{ w sT 至此链式操作完美实现。
v'S5F@ln ]6A wd A `r~3Pf).4 七. 问题3
9
Qa_3+.B 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
ZrZDyXL K4YD}[ template < typename T1, typename T2 >
7v0AG: ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=oI6yf&8 Z {
n+YUG return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
ecQ,DOX|b }
10OkrNQ
uKvdL
" 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
=6Gn?
/{ kLU-4W5t template < typename T1, typename T2 >
DrC"M*$! struct result_2
yBIX<P)vE' {
yTZo4c" typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
!@N?0@$/ } ;
uN>5Eh&=Pf h8(>$A- 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?
Pw thYy 这个差事就留给了holder自己。
0\B{~1(^ 0_MtmmL. 5$cjCjY template < int Order >
w-LENdw class holder;
:2,NKdD template <>
\hBzP^*"n class holder < 1 >
~dp f1fP {
Qx8(w"k* public :
CS(2bj^6D template < typename T >
p:W] struct result_1
.jk
A'i@ {
;e/F( J typedef T & result;
&);P|v`8 } ;
kV4Oq.E template < typename T1, typename T2 >
3JBXGT0gJ struct result_2
6ST(=X_C {
nhjT2Sl typedef T1 & result;
C])s'XTs } ;
IOdxMzF`m template < typename T >
C1UU v=| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ugE!EEy[^ {
ubOXEkZ8N return (T & )r;
2{vAs }
[Z#Sj=z template < typename T1, typename T2 >
b:p0@ |y typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
-GHd]7n {
{+E]c:{ return (T1 & )r1;
JTm'fo[ }
c"Vp5lo0 } ;
Ro"'f7(v. PoPR34]^J template <>
jlU6keZh` class holder < 2 >
vB{iw}Hi! {
yGAFQ|+ public :
^7YNM<_%@ template < typename T >
gD4vV'| struct result_1
6L$KMYHE {
4"(rZWv typedef T & result;
Ddpcov } ;
,p#B5Dif/ template < typename T1, typename T2 >
L~Peerby struct result_2
-`* 'p i {
m6n%?8t typedef T2 & result;
'Kbrz } ;
wL="p) TO. template < typename T >
t&J A1|q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
seBmhe5qR {
vIOGDI> return (T & )r;
K.Y`/< }
,1N|lyV template < typename T1, typename T2 >
/o 'lGvw typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
y#iz$lX R {
f5Gn!xF return (T2 & )r2;
xUsL{24 }
Y_+#|]=$B } ;
'o#oRK{# QRf>lZP AguE)I&m 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> >。
Bps%>P~. 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
a{hc{ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Hxgc9Fis Q+9:]Bt return l(i, j) = r(i, j);
rlY0UA, 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
>L2_k'uE+; !W@mW
5J| return ( int & )i;
-8Mb~Hfl0 return ( int & )j;
Ue
>]uZ| 最后执行i = j;
rpm \!O 可见,参数被正确的选择了。
"IT7.!=@9 %gAT\R_f Y'iyfnk Xi[]8o n>j2$m1[ 八. 中期总结
:e;6oC*"q 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:
DlE, aYB 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
$">j~! ' 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
nf 8V:y4 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Z6i~Dy3 PD.$a-t S,AxrQc \j62" "N6HX* "j,vlG 九. 简化
J~]@#=,v 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。
nco.j: 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
DMG~56cTO, 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:
A%W]XEa<
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
n*wQgC'vw +-*/&|^等
+?o!"SJ 2. 返回引用。
a- rR` =,各种复合赋值等
-?)^
hbr 3. 返回固定类型。
iv *$!\Cd 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
rtJER?A 4. 原样返回。
\j`0f=z_ operator,
'lA}E 5. 返回解引用的类型。
:.e'?a operator*(单目)
VRQ`-# 6. 返回地址。
M8X6!"B$Y operator&(单目)
zY_J7,0g 7. 下表访问返回类型。
1 #,4P1" operator[]
: x&R'wX- 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
<}{<FXk[ operator<<和operator>>
?Te#lp;`~ "@eGgQ 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。
:$b` n 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
l[$GOLeS h8`On/Ur_8 template < typename Left >
{fACfSW6 struct value_return
. fja;aG {
y2_rm template < typename T >
mcd{:/^? struct result_1
f%o[eW# {
M=Ze)X\E*' typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
B.r^'>jQ } ;
\
T#|<= W:RjWn @< template < typename T1, typename T2 >
:lB`K>)iB} struct result_2
\nEMj,) {
=Q(J!f typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
uMw6b=/U } ;
w/*G!o-< } ;
#s~;ss , $\NqD:fgb Fa>f'VXx 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
e&z@yy$
T-a>k.}y 下面我们来剥离functor中的operator()
x;7l>uR 首先operator里面的代码全是下面的形式:
n/5T{ NfG P_A@`eU0 return l(t) op r(t)
\PxT47[@e return l(t1, t2) op r(t1, t2)
.gg0rTf=- return op l(t)
vd lss| return op l(t1, t2)
bIiuna\ return l(t) op
$.Tn\4z& return l(t1, t2) op
!{^kH;*u return l(t)[r(t)]
3Tu]-. return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Wz'!stcp $,~Ily7w 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
0beP7}$ 单目: return f(l(t), r(t));
Mm@G{J\\ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
[o<hQ`& 双目: return f(l(t));
4tCM2it% return f(l(t1, t2));
33DP?nI} 下面就是f的实现,以operator/为例
/3aW 0/^o |qMG@ struct meta_divide
! eZls {
u"qVT9C$= template < typename T1, typename T2 >
n!z!fh static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
9PKXQp {
F~6]II return t1 / t2;
d/9YtG%q }
#s c!H4 } ;
62HA[cr&) a5#G48'X 这个工作可以让宏来做:
_+By=B.' fc3 nQp7 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
L-w3A:jk template < typename T1, typename T2 > \
Nb$0pc1J< static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
M3-lL;!n 以后可以直接用
%8n<#0v-|4 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
C<J*C0vQO 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
`6VnL) (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
A:(|"<lA P6GTgQ<'BA cIw X sx
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
-]0:FKW FXBmatBck template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
v<v;Z R) class unary_op : public Rettype
O6Py {
h&j2mv( Left l;
Em&3g public :
:o^ioX.J unary_op( const Left & l) : l(l) {}
W5Z-s.o Hes!uy template < typename T >
P{)D_Bi typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)(G<(eiD {
c)#7T<>*' return FuncType::execute(l(t));
GG>53}7{ }
@;eH~3P 6 EqN>. template < typename T1, typename T2 >
_5 SvZ;4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j:cu;6| {
t/t6o& return FuncType::execute(l(t1, t2));
#|E#Rkw! }
6ZIPe~` } ;
01@WU1IN p?$N[-W 6- D
1.59mHsD 同样还可以申明一个binary_op
Nmx\qJUR( `
1+*-g^r template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
(m2%7f.I class binary_op : public Rettype
1SjVj9{: {
q,ie)` Left l;
<2]h$53y! Right r;
CCG5:xS public :
fh`Y2s|:7R binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Mk#r_:[BS Mi.2
> template < typename T >
I?D=Q$s typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
A]m*~Vj] {
Cl3vp_ return FuncType::execute(l(t), r(t));
OF<:BaRs/ }
_:\rB Q(<A Yu template < typename T1, typename T2 >
\9,lMK[b typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
OulRqbL2 {
2T*kmDp return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
"*#f^/LS }
eWqS]cM# } ;
#"6l+} :i>LESJq #tZ!D^GQHq 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
6%p6BK6 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
CL2zZk{u_ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
?x",VA 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。
BywEoS 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
G h+;Vrx 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。。。
?M4ig_ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
UZt3Ua&J 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)
&c-V
QP( 下面是修改过的unary_op
vVtkB$]L WrwbLl E template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
mIf)=RW class unary_op
BsXF'x<U* {
P4"BX*x Left l;
B>E4," 7Q{&L#; public :
4wKCzPy Fb<'L5}i unary_op( const Left & l) : l(l) {}
0(c,J$I]Z! &kdW(;` template < typename T >
S".|j$ struct result_1
<P1nfH {
R5b,/>^'A typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
MMjewGxe } ;
'exR;q\ < k(n% template < typename T1, typename T2 >
8ZV!ld struct result_2
K
@&c {
VB/75xK_ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
=UO7!vr;[ } ;
I[Bp}6G I|*<[/)]y template < typename T1, typename T2 >
|b@`ykD typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tPiC?=4R {
rY Puo return OpClass::execute(lt(t1, t2));
A*qR<cp[ }
`vt+VUNf
YH^U"\}i template < typename T >
^Mm%`B7W typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_@\-`>J {
9r\p4_V return OpClass::execute(lt(t));
Se??E+aX }
|C./gdq -"yma_ } ;
-GL.8"c[ b6e2a/x HHyN\ 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
<AVWT+, 好啦,现在才真正完美了。
}6u}?>S 现在在picker里面就可以这么添加了:
D {E,XOi
1^hG}#6_ template < typename Right >
CiU^U|~ 'L picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
%QDAog {
4Vj]bm return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
ve/.q^JeJ }
2bXCFv7} 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。
]\ZJaU80I~ I7XM2xM Y]&2E/oc A\/DAVnI Or/YEt} 十. bind
aAu%QRq 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。
(8S+-k? 先来分析一下一段例子
4nd)*0{f \HoVS N}z]OvnZH int foo( int x, int y) { return x - y;}
N^`S'FVA bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
e'|P^G>g bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
FzsW^u+ 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。
h/aG."U 我们来写个简单的。
G^P9_Sw]d3 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
:gkn`z 对于函数对象类的版本:
B_c-@kl AA|G&&1y
template < typename Func >
9Z2aFW9 struct functor_trait
v>hc\H1P {
LD|T1. typedef typename Func::result_type result_type;
*bcemH8f } ;
[A uA< 对于无参数函数的版本:
5?#AS#TD' .Pe^u%J6F template < typename Ret >
,mp^t2 struct functor_trait < Ret ( * )() >
$f"Ce,f {
_}H`(d%N typedef Ret result_type;
!M6Km(> } ;
yaC_r-%U& 对于单参数函数的版本:
->'q '}Jq(ah( template < typename Ret, typename V1 >
;M#D*<ucI: struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
ac43d`wpK {
B`%%,SLJ typedef Ret result_type;
S`spUq1o } ;
zW95qxXg 对于双参数函数的版本:
SsL>K*t5 r)w]~)8 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
L~M6ca" struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
x5yZ+`Gc {
yle~hL typedef Ret result_type;
v Dph}Z } ;
bsWDjV~ 等等。。。
n
QOLR?% 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
M)nf(jw#G IrP6Rxh template < typename Func >
b\"2O4K,) struct func_return
F>q%~ {
B&lF!
] template < typename T >
}PzYt~Z`@ struct result_1
rI]n4>k{ {
D7N` %A8 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{<^PYN>` } ;
'6>nXp?)r 4d]T` template < typename T1, typename T2 >
])T_&% struct result_2
8+~|!)a {
ZnB|vfL? typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
x6~`{N1N
M } ;
/ ='/R7~ } ;
z:tu_5w!, k@C]~1 #kEa&Se 最后一个单参数binder就很容易写出来了
)Chx,pcx< /aMeKM[L` template < typename Func, typename aPicker >
6n.C!,Zmn class binder_1
N5GQ2V {
D)LqkfJ}z^ Func fn;
T EqCoeR aPicker pk;
\CE8S+Z% public :
$30lNZK1m8 ^,Y#_$oR template < typename T >
GfT`>M?QGK struct result_1
DadlCEZv {
c_bIadE{ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
d\aU rsPn } ;
O!\\m0\e {-Y% wM8<i template < typename T1, typename T2 >
xyTjK.N struct result_2
,n?oNU {
`BHPjp> typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
W 7Y5~%@ } ;
^'c[HVJ Ke+#ww binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
\lpR+zaF N)Z,/w9 template < typename T >
/\M3O typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
p2~MJ
LK4 {
w;Na9tR return fn(pk(t));
2s@<k1EdPl }
lGZ^ 8 template < typename T1, typename T2 >
kC)ye"r typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
VDq?,4Kb {
7*r7Q' return fn(pk(t1, t2));
$n?@zd@53 }
,;yiV<AD } ;
]\<^rEU ?-0>Wbg @dCoh-Q3 一目了然不是么?
@'EU\Y\l 最后实现bind
Mrlv(1PQT J0M7f] *:3`$`\54 template < typename Func, typename aPicker >
( XoL,lJ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Ju#t^P {
@t6B\ ?4'T return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
RE(R5n28, }
u%vq<|~- LCRZ<?O[| 2个以上参数的bind可以同理实现。
{?' DZR s 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。
2!b+}+: a$SGFA}V 十一. phoenix
14p <0BG Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
fWywegh "?GA}e"R for_each(v.begin(), v.end(),
@<O
Bt d (
J!,<NlP0K do_
A~6:eappH [
wBUn*L cout << _1 << " , "
~P85Or ]
x2\,n .while_( -- _1),
~I%m[fQ S cout << var( " \n " )
O!(M:. )
Ph'P<h:V );
kw>W5tNpf: I=)u:l c 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
emo@&6* 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
}0Qex=vkO operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Wi
Mi0?$. 那么我们就照着这个思路来实现吧:
p#UrZKR _>8ZL)NQQ W4Ey]y" template < typename Cond, typename Actor >
I]|X6 class do_while
FDA``H~ {
)Fh+6 Cond cd;
B`xrdtW Actor act;
Fcc\hV; public :
A&OU;j] template < typename T >
fWKI~/eUY| struct result_1
;x*_h {
~5[#c27E9 typedef int result_type;
9H9 P'lx9 } ;
-rSpgk0wL RG9YA&1ce do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
ykv,>nSXLL N|OI~boV% template < typename T >
$
\j/s:Y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
G'oMZb ({= {
x roo_ do
`;yfSoY {
;N4A9/) act(t);
J|-X?V;ZW }
x78`dX while (cd(t));
*UVo>; return 0 ;
[=[>1<L> }
59;p| } ;
diF-`~ p0jQQg n
7Mab 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
| N%?7PZ( 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。
fz[o;GTc 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。
kQ5mIJ9( 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。
u]K&H&AxT 下面就是产生这个functor的类:
.tv'` {k4)f ad\ e5/f%4YX template < typename Actor >
i^9 ,. $<1 class do_while_actor
+ niz(] {
@N,(82k Actor act;
z>rl7&[@ public :
zPzy0lx do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
'
U]\]Wp {t<E*5N]a template < typename Cond >
y:t@X~ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
$T.u Iq } ;
i2]7Bf)oV cEI
"
{kCCpU 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
87; E#2 最后,是那个do_
:w|ef; <'n'>@ %b8ig1 class do_while_invoker
K/xn4N_UX {
BC: d@
public :
_yH{LUIj template < typename Actor >
S#h-X(4 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
;a"g<v {
52X[{ return do_while_actor < Actor > (act);
_"_
21uB }
PHQ7 } do_;
*Ubsa9'fS |/^ KFY" 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
=VC"X ?N 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
/!7 最后来说说怎么处理break和continue
%y96]e1 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。
7+!FZo{? 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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