一. 什么是Lambda
5W? v'" 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
ZD>a>] 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,
OJAIaC\ #z'uRHx%=0 Dw<k3zaW +}xaQc:0| class filler
h"+ `13 {
MV>$BW public :
]3iH[,KU3 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Jc6R{C } ;
?.=}pAub |JF@6 .L6Zm U 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
.;7> y7$* -O!/Jv"{,[ rN)V[5R#M {a(&J6$VE for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
"&.S&=FlI Dnf*7)X LOy0hN-$b 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
=
u[#2! hr05L<?H
*f%>YxF txgQ"MGA% 二. 战前分析
aGZi9O7G} 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。
3r+.N 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
nC1zzFFJ Y?J"wdWJNB /4\wn?f for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
7R4z}2F2 /* --------------------------------------------- */
mEyK1h1G@ vector < int *> vp( 10 );
4QOEw-~w&s transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
An*~-u9m /* --------------------------------------------- */
`Z"Q^ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
~@ jY[_ /* --------------------------------------------- */
\b=Pj!^gwb int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
wIB`%V /* --------------------------------------------- */
I
pzJ# for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
(6l+lru[ /* --------------------------------------------- */
Cqii} for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
RwI[R)k gD`>Twa&6 WYB{% yf =Z=o#46JY 看了之后,我们可以思考一些问题:
a,
Q#Dk 1._1, _2是什么?
ZK;z 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。
jHXwOJq
% 2._1 = 1是在做什么?
'y]\-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。
FTc.]laO 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。
mrIh0B:` 7\]E~/g 7/7Z` 三. 动工
sg'pO*_& 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
/S5|wNu <@wj7\pQ 9,j-Vp!G [r+ZE7$2b" template < typename T >
hpTDxh'?$C class assignment
:cu#V {
$$b
9&mTl# T value;
m5mu: public :
!`1'2BC assignment( const T & v) : value(v) {}
8r"+bhGx~ template < typename T2 >
xx{!3 F T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Q+4tIrd+ } ;
m,C1J%{^ lif&@of FR2=
las"z 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
\^I>Q_LU 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
q9w~A-Oh`1 RrUBpqA bVP"(H] }_=eT] class holder
JSh.]j<bJL {
WJ<^E"^ public :
(=D&A<YX template < typename T >
lj+u@Z<xA assignment < T > operator = ( const T & t) const
W>-Et7&2 {
w 4[{2 return assignment < T > (t);
oh#\]c\f }
8-<:i } ;
"-@[R 4_Dp+^JF SBA?^T 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:
g&/T*L iq(
)8nxi static holder _1;
6aM*:>C" Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
rZ8`sIWQt *m?/O}R for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
bfo[" 而不用手动写一个函数对象。
lHgs;>U$ Q.K,%(^;a cGjPxG; McB[|PmC 四. 问题分析
{G?N E 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。
9tF9T\jW 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。
#o1=:PQaC 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
:
]C~gc 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
RKPO#qju\F 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Ua!aaq& 6@DF 五. 问题1:一致性
fb^fVSh> 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?|
]_N|L|]M 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
95el'K[R )"Ztlhs`# struct holder
d!eYqM7-G {
x.S3Zi}= //
M4as template < typename T >
;!(<s,c#: T & operator ()( const T & r) const
*z@>!8? {
j?'GZ d"B return (T & )r;
98^V4maR: }
t!RiU ZAo } ;
!47n[Zs <[w=TdCPs 这样的话assignment也必须相应改动:
#%DE; ):iA\A5q[ template < typename Left, typename Right >
-GxaV #{ class assignment
m *JaXa {
g +z1 Left l;
eM8}X[ Right r;
%c4Hse#Y public :
$|8!BOx8t assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
HTG%t/S template < typename T2 >
gEjdN. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
ob8qe,_' } ;
-B +4+&{T % >=!p 同时,holder的operator=也需要改动:
`nu''B
H $< JaLS template < typename T >
V:joFRH9 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
{;2PL^i {
3W
N@J6? return assignment < holder, T > ( * this , t);
AIZ]jq }
.[_L=_. &q9T9AOS 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
5 sX+~Q 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
X(NLtO
w 6Yln,rC return l(rhs) = r;
RCpR3iC2 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
4%4 }5UYN 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
~sh`r{0 1jcouD5?H template < typename Tp >
}~L.qG class constant_t
{tWf {
qi^7 const Tp t;
9iQq.$A . public :
uLV#SQ=bZN constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
`x*Pof!Io template < typename T >
+{oG|r3L const Tp & operator ()( const T & r) const
c24dSNJg, {
U>Slc08N return t;
Qnsi`1mASr }
iUN Ib } ;
VXwU?_4J. Vh4X%b$TV 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
rbWP78 下面就可以修改holder的operator=了
-Ps!LI{@ *_d7E template < typename T >
;>Ib^ov assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
ZpQ)IHA. {
cPlZXf return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
]Gsv0Xk1 }
3ca (i/c {ttysQ- 同时也要修改assignment的operator()
te-jfmu2 ?82xdpg template < typename T2 >
7fZDsj: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Wi)_H$KII 现在代码看起来就很一致了。
9dx/hFA Q ~#Wf? 六. 问题2:链式操作
.(cw>7e3D 现在让我们来看看如何处理链式操作。
R\!2l|_ 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。
I=`U7Bis" 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。
Fj2BnM3# 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。
;~m8;8) 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
uxr #QA S4_YT@VD% template < typename T >
o6.^*%kM' struct result_1
:74y! {
u0`S5? typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
T4Pgbop } ;
W')Yg5T V Y7[) 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:
_l89 \!.B+7t=I template < typename T >
*Q
"wwpl? struct ref
[1Qo#w1 {
+nFu|qM} typedef T & reference;
<Zmg# } ;
lR6@
xJd:@ template < typename T >
n{argI8wF struct ref < T &>
m#|
9hMu {
Q+{xZ'o"Z typedef T & reference;
A P?R"% } ;
&w_j/nW^' vN;N/mL 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
G[uK -U (x;@%:3j$ template < typename T >
<L8'! q} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
oqO(PU {
@@Kp67Iv return l(t) = r(t);
8V`WO6* }
EE06h-n s 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。
&5B'nk" 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
2} /aFR 3
/g~A{ 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
(c=6yV@ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
/
*#r`A _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
-
M4JJV( +5 调用divide的对象返回一个add对象。
dO!
kk"qn 最后的布局是:
^BikV Add
*av<E / \
hj*pTuym Divide 5
Q{>+ft U / \
<lPm1/8 _1 3
\wz6~5R 似乎一切都解决了?不。
l<58A7 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。
[}E='m}u9+ 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。
`EA\u]PwQ 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:
61C7.EZZ; FpmM63$VN[ template < typename Right >
2*;~S44 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
H)kwQRfu Right & rt) const
9<6;Hr,>G {
|6sp/38#p return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
q 376m-+ }
un mJbY;t 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Q4#m\KK;i9 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。
_{YWXRC# 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。
/K@XzwM 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。
;PF<y9M 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。
+SR+gE\s0 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?
ohGJ1 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:
/|6N*>l)y ;#W2|'HD template < class Action >
5IGX5x class picker : public Action
JzQ_{J`k {
y4?0j: public :
~D j8z+^ picker( const Action & act) : Action(act) {}
'urafE4M // all the operator overloaded
l` lk-nb } ;
{T$9?`h~M Cgk<pky1 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
y@S$^jk. 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:
U`(ee*}o k_#ak%m/ template < typename Right >
t%0VJB,Q2 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
yW=::= {
y&$A+peJ1 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
gV's=cQ }
KxJ!,F{>H ~d.Y&b Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Ju@c~Xm 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
EH J.T~X t\dN DS template < typename T > struct picker_maker
*aM=Z+ {
,q`\\d typedef picker < constant_t < T > > result;
Xx~Bp+ } ;
O m|_{ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
I3L<[-ZE {
"<N*"euH typedef picker < T > result;
8b&/k8i: } ;
VPJElRSH BA:VPTZq 下面总的结构就有了:
e8a+2.!&\ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
Hk3sI-XkA picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
sUO`u qZV picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Di6 ?[(8 至此链式操作完美实现。
,]F,Uu_H7 WaRw05r YoNDf39
七. 问题3
Jq-]7N%k/ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
\;Biq` y'q$| template < typename T1, typename T2 >
AO4U}? ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,?%Zc$\LW {
b4 6~?* return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
+Mb.:_7' }
Rh{f5- eF$x 1| 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:
(mpNcOY<D z43M]P< template < typename T1, typename T2 >
m=:9+z struct result_2
'o2Fa_|<# {
Dw.J2>uj typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
c7k~S-nU } ;
zR:L!S A |4[vz9>H 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#M*B,*p 这个差事就留给了holder自己。
""G'rN_=Bi =j]<t }o(-=lF template < int Order >
N:/D+L class holder;
kVMg 1I@ template <>
&U#|uc!+ class holder < 1 >
QZ {
*L^,| public :
n b?lTX~ template < typename T >
.|70; struct result_1
|0b`fOS {
I+!0 O typedef T & result;
kgP0x-Ap } ;
+'HqgSPyb template < typename T1, typename T2 >
XNkn|q2 struct result_2
UB@+ck {
K+3=tk]W9u typedef T1 & result;
+I|vzz`ZVr } ;
KkbD W3- template < typename T >
7Ovi{xd@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
^jZbo{ {
\r+
a GB return (T & )r;
[RhO$c$[\ }
ea
'D td template < typename T1, typename T2 >
SY\ gXO8k typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
",; H`V {
##>H&,Dp[ return (T1 & )r1;
qo bc<- }
Ve; n}mJ? } ;
@qAS*3j aX'*pK/- template <>
YU'E@t5 class holder < 2 >
e*NnVys {
?CPahU public :
BW4J> { template < typename T >
on`3&0,. struct result_1
)3EY; {
hz@bW2S. typedef T & result;
W^l-Y%a/o } ;
0x@
mZ template < typename T1, typename T2 >
)jP1or struct result_2
%>{0yEC {
@:#eb1<S typedef T2 & result;
lt8|9"9< } ;
4|DWOQ': template < typename T >
M .mfw#* typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
s;Q!X ?Q {
Ad_hKO return (T & )r;
-[.[>&`/ }
H G^'I+Yn template < typename T1, typename T2 >
1=V-V< typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~Mxvq9vaD {
MQ8J<A Pf- return (T2 & )r2;
|CRn c: }
*$g-:ILRuZ } ;
fE
mr^R $>LQ6|XRu X'iWJ8 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
wFZP,fQ9l 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
&tj!*k' 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
4.t-i5 %EB/b return l(i, j) = r(i, j);
/%^#8<=|U 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Y76gJ[yjn H4+i.*T# return ( int & )i;
ep{FpB return ( int & )j;
]h5tgi?_l 最后执行i = j;
eJ-nKkg~a 可见,参数被正确的选择了。
C,4e"yynb fz
"Y CHe 61U09s%\0 .Z *'d N;`n@9BF 八. 中期总结
O:K2Y5R?B 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
uwGc@xOgg, 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
nqUV 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Zj'9rXhrM1 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Z *x'+X j0q&&9/Jj CpTjJXb 3u0RKLc\ r9?Mw06Wc5 EfT=? 九. 简化
h/Y'<: 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
N"ST@/j.A 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
TB31-
() 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
La[V$+Y 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
3ckclO\|> +-*/&|^等
`Urhy#LC 2. 返回引用。
493*{ =,各种复合赋值等
?}Y]|c^W 3. 返回固定类型。
oQJtUP% 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
pd$[8Rmj_ 4. 原样返回。
5)X=*I operator,
cFX p 5. 返回解引用的类型。
GTHt'[t@; operator*(单目)
$%f&a3# 6. 返回地址。
~a2}(] operator&(单目)
5[0?g@aO 7. 下表访问返回类型。
f
_:A0 operator[]
j1<Yg,_.p 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
/PKN LK operator<<和operator>>
&UFZS94@r F8ulkcD OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
Kc\fu3Q
例如针对第一条,我们实现一个policy类:
}x,S%M- apn*,7ps65 template < typename Left >
1|:KQl2q struct value_return
UPGtj"2v- {
Q/Rqa5LI: template < typename T >
{n=|Db~S struct result_1
:k#HW6p {
#<xm. typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
^<6[.) } ;
\{NO?%s0p VIbq:U template < typename T1, typename T2 >
o4WDh@d5S struct result_2
N2o7%gJw {
/gas2k==^ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
\OoWo } ;
%a7$QF] } ;
izR"+v ~}Pfu P$,Ke< 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
[#iz/q~} NHE18_v5 下面我们来剥离functor中的operator()
Dha1/g1q 首先operator里面的代码全是下面的形式:
~$J2g ia?
c0xL return l(t) op r(t)
[G3E%z return l(t1, t2) op r(t1, t2)
yt2PU_), return op l(t)
LR3*G7 return op l(t1, t2)
?q [T return l(t) op
y1#1Ne_ return l(t1, t2) op
L"aeG return l(t)[r(t)]
2`-Bs return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
VxBo1\' 2Khv>#l
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:
=EsavN 单目: return f(l(t), r(t));
(;,sc$H] return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
s#GLJl\E_P 双目: return f(l(t));
qg$ <oL@~~ return f(l(t1, t2));
}-`4DHgq 下面就是f的实现,以operator/为例
nr#|b`J] u%!@(eKM- struct meta_divide
'c~4+o4co {
W%Fv p;\` template < typename T1, typename T2 >
moE2G?R static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
[N'h%1]\ {
.]K%G\*`: return t1 / t2;
VtohL+ }
1E$|~ } ;
wgA_38To y)<q/ 这个工作可以让宏来做:
to&m4+5?6 [-x7_=E# #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
k;W
XB|k template < typename T1, typename T2 > \
`H+lPM66 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
4&iCht
= 以后可以直接用
Z30A{6} DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
"wc<B4" 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
2Z%O7V~u (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
IVmo5,&5( E(|>Ddv B& 8cQ'dL`( 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
yh=N@Z*zP 8b=_Y; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
5LMw?P.< class unary_op : public Rettype
LH6vLuf {
}PpUAt~g Left l;
_
x*3PE public :
>R=|Wo`Ri unary_op( const Left & l) : l(l) {}
wKHBAW[i] fXB0j;A template < typename T >
`F6C- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
p b,. r {
b`_Q8 J return FuncType::execute(l(t));
B7%U_F|m }
FgO)DQm _vZOZKS+ template < typename T1, typename T2 >
IGN1gs typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
B/C,.?Or {
-F>jIgeC2v return FuncType::execute(l(t1, t2));
I}Q2Vu< }
J=yTbSN\v } ;
3uMy]HUQ DTs;{c \`"ht 同样还可以申明一个binary_op
']oQ]Yx0 w*Ihk) template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
{>;R?TG]$ class binary_op : public Rettype
.|=\z9_7S8 {
&.ACd+Cd Left l;
<-0]i_4sK Right r;
w#J2 wS public :
A)KZa"EX binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8XbT`y mVmGg, template < typename T >
I2DpRMy typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!o-@&q {
YbLW/E\T return FuncType::execute(l(t), r(t));
|nF 8gh~} }
y?!"6t7& ET >](l9 template < typename T1, typename T2 >
uIrG* K typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|&jXp%4T {
Rva$IX^] return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
C.QO#b }
eiOW#_"\ } ;
9ll~~zF99| t>sE x: "h ^Z 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
)CyS#j#= 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
2BobH_H DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
J-4:H
gx 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
b>$S<td 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
LIdF 0 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。。。
Hr4}3.8 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
O1kl70,`R 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)
L4f3X~8,b 下面是修改过的unary_op
IO> yIU[ GH
xp7H template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
DeYV$W
B class unary_op
yppo6HGD {
D3A/l Left l;
S@sO;-^+ u-C)v*#L public :
s<o7!!c iyog`s c unary_op( const Left & l) : l(l) {}
39jG8zr=Z[ TB^$1C template < typename T >
w*MpX
U< struct result_1
wdZ/Xp9] {
#89!'W typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
=rK+eG#, } ;
>OK^D+v"j 8.~kK<)! template < typename T1, typename T2 >
yOKI*.} struct result_2
abEmRJTmW {
-!9G0h&i| typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
nxHkv`s k } ;
Y4( llsfTrp template < typename T1, typename T2 >
*\q
d typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
MJrR[h] {
'P}0FktP` return OpClass::execute(lt(t1, t2));
(4EI-e*6 }
!g.? qjc4.,/ template < typename T >
RX5dO% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8KNZ](Dj {
b_):MQ1{ return OpClass::execute(lt(t));
4'Zp-k?5` }
d`6 'Z V470C@ } ;
qyNyBr? e~':(/%|5; "wHFN>5B 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
D#)b+7N- 好啦,现在才真正完美了。
d^6M9lGU 现在在picker里面就可以这么添加了:
MqUH',\3 1!gbTeVlY template < typename Right >
'`<w#z}AF picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
!v0LBe4 {
Wxe0IXq3Nn return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
e 3TI|e_ }
&8 x-o, 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
J)C/u{o K96<M);:g (!N|Kl JO<wU ?I@W:#>o 十. bind
ia 73?*mXT 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
3%ZOKb"D* 先来分析一下一段例子
*=c1do%F mdgi5v VU d\QR- int foo( int x, int y) { return x - y;}
baK$L;Xo: bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
"FKOaQ%IH bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
#N cK
X 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。
b>N8F^}~O 我们来写个简单的。
uRr o?m< 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
4_cqT/ 对于函数对象类的版本:
0_t`%l= J9[r|`gJ( template < typename Func >
:[!j?)%> struct functor_trait
abLnI =W` {
uU25iDn typedef typename Func::result_type result_type;
e@OX_t_ } ;
f`=-US 对于无参数函数的版本:
^]-6u:J! /~f'}]W template < typename Ret >
NTI+ struct functor_trait < Ret ( * )() >
}~e%J( {
H+Sz=tg5 typedef Ret result_type;
3;s\OW` } ;
.h4 \Y A 对于单参数函数的版本:
qeZ? 7#Gf 46&/gehr template < typename Ret, typename V1 >
/d<P-!fK struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
~La>?:g <+ {
EJNU761 typedef Ret result_type;
fsWTF<Y } ;
'CkIz"Wd 对于双参数函数的版本:
'y3!fN=h Fun^B;GA: template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
v OpKNp struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
7s{GbU\ {
%Q dn typedef Ret result_type;
kq,ucU%>p } ;
1^(ad;BCy 等等。。。
;x@~A^<el 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
"~C,bk 8q}q{8 template < typename Func >
exUu7&*: struct func_return
xjj6WED {
?oHpFlj template < typename T >
eM?I$eP TN struct result_1
<3C*Z"aQ>| {
-I,$_ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
wT8DSq } ;
'u |c `,TzQ template < typename T1, typename T2 >
VZmLS 4E struct result_2
ByNn {
D\NKC@(M typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
l&Q`wR5e } ;
h'&%>Q2 } ;
W+ko q*P oEKvl3Hz_ =w
2**$ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
#KexvP&* e [mm template < typename Func, typename aPicker >
'Xq|Kf ( class binder_1
X=fYWj[H, {
)ea>% Func fn;
8i#2d1O aPicker pk;
{:$>t~=D public :
f5VLw`m}.8 ]*[ 2$ template < typename T >
XG{zlOD+ struct result_1
&H/'rd0M {
D (?DW}Rqs typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
iN8zo:&Z } ;
lBvR+9Qw xH"/1g template < typename T1, typename T2 >
::{Q1F struct result_2
/zVOK4BqN+ {
B; h"lv typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
!/i{l } ;
9c,'k#k YvyNHW& binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
mQ26K~ =Qj{T template < typename T >
.Una+Z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
lbl?k5 {
a>I+]`g return fn(pk(t));
_
y8Wn}19f }
'Nnz k template < typename T1, typename T2 >
""F5z,' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ep3N&Imp {
$OkBg0 return fn(pk(t1, t2));
9oR@UW1 }
^sEYOX\ } ;
PB`Y
g jrr*!^4| Mhf5bN|wQ 一目了然不是么?
&n}f? 最后实现bind
FX`>J6l:X KD7dye Tg)|or/% template < typename Func, typename aPicker >
O6a<`]F picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
_w+:Dv~*a {
?u=Fj_N_ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
j8{i#;s!" }
rt~d6|6 Tc &z: 2个以上参数的bind可以同理实现。
(U_ujPD ? 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
oiT[de\S j2.|ln"! 十一. phoenix
{Y=WW7:Qx Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
~{B7 k: K;Uvb(m{& for_each(v.begin(), v.end(),
|5~#&v_ (
j94=hJVKi do_
;jvBF4Lb> [
l2rd9-T cout << _1 << " , "
#;qdY[v ]
lN?qp'%H` .while_( -- _1),
lC("y'
:: cout << var( " \n " )
wyj{zWRJp )
BsqP?/ );
,nLy4T&" q#ClnG* 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
Ou!2[oe@M 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
X0H!/SlS operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
{V$|3m>:* 那么我们就照着这个思路来实现吧:
xPk8$1meZM O%zU-_|* Cc' 37~6~P template < typename Cond, typename Actor >
8 \ +T8(m class do_while
G"U9E5O {
7>Ouqxh21 Cond cd;
K'Tm_"[u Actor act;
kmsb hYM) public :
I{9QeRI template < typename T >
>WQMqQ^t@ struct result_1
Mxsa-?R;v {
k,E{C{^M typedef int result_type;
EZy)A$| } ;
\fyRsa) N~d ?WD\^ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
ceh j; "9P>a=Y template < typename T >
\y)rt ) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{ MSkHf= {
|\<`Ib4j do
THbh%)Zv+ {
'()xHEGl3 act(t);
J^nBdofP }
8#
>op6^ while (cd(t));
F2dHH^ return 0 ;
$@Rxrx_@M }
#ASz;$P } ;
U;V7 u/{ 9T}pT{~V 4(~L#}:r! 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
8'.Hyy@; 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。
?'#`
nx(! 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。
!M]uL&: 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。
z(e xA 下面就是产生这个functor的类:
nntuLuW pV
+|o.<C +0%w ;'9z template < typename Actor >
HU}7zK2 class do_while_actor
_ Yx]_Y9I {
YTX,cj#D^& Actor act;
i]y<|W)Q3 public :
@ ZwvBH do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
G5RR]?@6V 5C*Pd
Wpl template < typename Cond >
t#/YN.@r picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
MS>Ge0P("~ } ;
P[#e/qnXu| RtP2]O(F Xy&A~F 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
6BHXp#
#z 最后,是那个do_
Ovt.!8 vNY{j7l/W 9J*\T(W class do_while_invoker
Gg3,:A_ w {
g^2OkV( public :
.E1rqB G template < typename Actor >
<#y[gTJ<'> do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
sw oQ' {
BB$>h} return do_while_actor < Actor > (act);
k>Vci{v }
ZW8vza } do_;
Y3cMC) "3"V3w 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
C12Fl 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
gA+qC7=p$ 最后来说说怎么处理break和continue
C8:f_mJU 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。
2K6qY)/_ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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