一. 什么是Lambda
g>zL{[e! 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
'v
X"l 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,
=LnAMl#9 ]]3D`
F} [F EQ@ $8r:&Iw class filler
gwNkjI=, {
pj]<i.p public :
+(%[f W void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
64fG,b } ;
Kjw\SQ)2~ ow[qpP[ p]4
sN 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:
sc60:IxgI #mYxO =YIQ
_,{u HXI}f\6x for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
E: k?*l 063;D+ (Ln h> '2 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
cC.DBYV+- R0}% 1[^d8!U dZmq 二. 战前分析
^ BKr0~4A 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。
sN2l[Ous 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
mM.&c5U =w-H ) aK'r=NU for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
;zDc0qpw /* --------------------------------------------- */
to7)gOX( vector < int *> vp( 10 );
mGvP9E"& transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
4>* `26 /* --------------------------------------------- */
Vk-_H)*r sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
W:\VFPf2 /* --------------------------------------------- */
7ow1=%Q int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
+E4_^ /* --------------------------------------------- */
6! 'Xo:p for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
fZ$2bI= /* --------------------------------------------- */
n}{cs for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
_8
J(;7 @HI5;z }R$%MU5:: v<1;1m 看了之后,我们可以思考一些问题:
NO^(D+9 1._1, _2是什么?
QUf_fe!,| 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。
Gj 3/&'k6 2._1 = 1是在做什么?
'Iu(lpF& 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。
*OiHrI9y 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。
wn`budH?c8 O5
SX"A whCv9)x 三. 动工
v(`$%V. 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
M .,|cx 2uIAnbW]M vaL-Mi(_ z@~rm9d template < typename T >
)f
Rh^6 class assignment
5S LF1u; {
{Hu0 T value;
>pKI' public :
Gj=il-Po assignment( const T & v) : value(v) {}
Ry C7 template < typename T2 >
8@-US ,| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
A7H=#L+C } ;
zVu}7v() OK=t)6&b ^-ZqS 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
o/R-1\Dn 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
;q Z2V K#jm6Xh?E I /g]9
y 6F2}|c class holder
#LiC@> {
o=ex{g( 3 public :
k:sh:G+=$d template < typename T >
J3=jC5=J4 assignment < T > operator = ( const T & t) const
R)/w
{
_EP}el return assignment < T > (t);
I$$!YMm.N }
%:lQ ~yn } ;
V6Y!0,w!a #u_-TWVt h(BN6ZrzKd 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:
'PZJ{8= /1*\*<cs static holder _1;
_N6GV$Q Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
~&kV o%:eYl for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
x)*[>d2yd 而不用手动写一个函数对象。
rlD@O~P4 ^IpS 3y mYCGGwD \ CYu; 四. 问题分析
n):VuOjm 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
Ap/WgVw; 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
fOfp.`n 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
FwyPmtBj 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
]l`DR4
= 下面我们可以对这几个问题进行分析。
|c)#zSv ec|IT0; 五. 问题1:一致性
%Xn)$Ti~< 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?|
q6q=,<T%S 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
7 UR)4dYA @:}z\qBM struct holder
piU4%EO {
;RXv%ML //
]Sh&8 # template < typename T >
m9/a!|fBE T & operator ()( const T & r) const
a.P^+h {
H_9~gi return (T & )r;
tZJKB1#WbP }
1*Z}M% } ;
.$Y[>9 B6BOy~B0 这样的话assignment也必须相应改动:
QFMS] @_;6L template < typename Left, typename Right >
uaiG(O class assignment
PqfH}d0l {
pcE.
Left l;
gbvBgOp Right r;
t^q/'9Ai&J public :
%BL +'&q assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
4WLB,<b} template < typename T2 >
}G]]0Oi2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
# aC}\ } ;
yY}`G-)g~* 1UOFTI2S| 同时,holder的operator=也需要改动:
sviGS&J9h 9rhz#w template < typename T >
bp }~{]:b assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
(q)W<GYP {
@ ~PL|Pp_ return assignment < holder, T > ( * this , t);
xMe[/7)4 }
9vXrC_W9 <3i!{"} 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
, =#'?>Kq 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Ox58L>:0m EM"YjC)F return l(rhs) = r;
@rE>D 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
a}6Wo= 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
E]bjI$j >scEdeM template < typename Tp >
]1X];x&e class constant_t
V4|pZ] {
\5Hfe;ny-~ const Tp t;
'Ic$p> public :
'C(YUlT2?P constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
6b@:La template < typename T >
!y6
D+<k*] const Tp & operator ()( const T & r) const
J:t1W=lJ3 {
dD=dPi# return t;
q?`bu:yS }
F*QGzbv) } ;
zH.7!jeE 0 j6/H?OT 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
"/K44(^ 下面就可以修改holder的operator=了
zT.qNtU% nM@S`" template < typename T >
w9vqFtj assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
`Dj-(~x {
zI&oZH^vn return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
U\+o$mU^ }
9mr99tA Iu=iC.50} 同时也要修改assignment的operator()
*f1MgP*GKF tip\vS) template < typename T2 >
n<?:!f` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
-FwOX~s/' 现在代码看起来就很一致了。
t|1?mH9 <`BUk< uf# 六. 问题2:链式操作
KATt9ox@ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
TwY]c<t 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。
4~D?F'o 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。
QDs]{F# 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。
^ [2A<
g 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
k5(@n>p 4\>Cnc{ template < typename T >
O",:0< struct result_1
3#W> {
2-FL&DE typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
VGkwrS;+I } ;
t=5K#SX} K^EW*6vB8O 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:
Ao(Xz$cQfW YHl6M&*@ template < typename T >
IF<pT) struct ref
awGI|d {
9%pq+?u9 typedef T & reference;
tQF,E&Jo8 } ;
&0~E+
9b template < typename T >
8e x{N3 struct ref < T &>
Hr:WE+' {
K%O%#Kk typedef T & reference;
A?=g!( wB } ;
*zJ}=%)f e+j7dmGa 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
>k5nU^|B1 Ab/gY$l template < typename T >
}/Pz1,/ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
]:d`=V\&N {
[?^,,.Dd return l(t) = r(t);
V0XQG} }
h#a,<B| 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。
Jc95Ki1X 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
hvkLcpE QOB>TvE 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
8i;EpAwB _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
HTAJn_ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
e<#t]V +5 调用divide的对象返回一个add对象。
9 "7(Jq 最后的布局是:
l~.ae,|7 Add
$C#G8Ck, / \
8HDYA$L Divide 5
(
$A0b / \
}KcvNK ( _1 3
\9N1: 似乎一切都解决了?不。
Z_Qs^e$ 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。
FWNWOU 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。
07`hQn)Gc 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:
Dyyf%'\M Wxx?iW , template < typename Right >
{26/SY assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
j#hFx+S Right & rt) const
gMS-mkZ {
u_shC"X: return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
B&3oo }
Iy% fg',% 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
L)p*D( 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。
kZ~ 0fw- 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。
xM"k qRZ 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。
pUi|&F K"> 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。
2dg+R)% 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?
'B>fRN 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:
LlKvi_z ji9 (!G template < class Action >
9%T~^V%T7 class picker : public Action
o`,|{K$H {
fyaiRn9/ public :
6aRPm% picker( const Action & act) : Action(act) {}
bis}zv^%v // all the operator overloaded
{xJq F4 } ;
z><uYO$ M$iDaEu- Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
3D|Y4OM 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
BWRAz*V :Yeo*v9 template < typename Right >
lV924mh picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
|,#DB {
'Km
~3t return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
2^RWGCEv }
;r'y/Y'? s F-{( Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
F<H[-k*t/ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
Av6=q=D 4j+FDc` template < typename T > struct picker_maker
])Rs.Y{Q5 {
JWQd/ typedef picker < constant_t < T > > result;
5yBaxw` } ;
YD>5zV%!D template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
3h N?l
:/b {
Zcst$Aro typedef picker < T > result;
:buH\LB*P } ;
17kh6(X KT'Ebb] 下面总的结构就有了:
gJ;jh7e@ 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。
PY.4J4nn| 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。
CWKN0HB picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
^K[WFi N} 至此链式操作完美实现。
k+qxx5{ v_=xN^R k_d) 七. 问题3
f0"N 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。
9NzK1V0X ;6+e !h'1 template < typename T1, typename T2 >
6WI-ZEVp& ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P}kBqMM {
"$P|!k45( return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
,zXP,(x }
Yvmo%.oU Z!#n55| 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:
zt,Tda4Y %*:X
FB template < typename T1, typename T2 >
Qk`ykTS! struct result_2
iB-h3/ {
hv.33l typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
$+'bRUo } ;
cl\Gh @9$u!ny0 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?
,EsPm'`?A/ 这个差事就留给了holder自己。
b{+7sl R k'5L VT@,RlB0 template < int Order >
WxE^S ??| class holder;
VKGH+j[ template <>
oY
NIJXln class holder < 1 >
KH=4A-e,0 {
hKx*V"7/#\ public :
PeU>h2t template < typename T >
%5 [,U)X" struct result_1
=@ SJyW {
8)KA {gN} typedef T & result;
$RASpM } ;
$nf5bo/; template < typename T1, typename T2 >
g#W/WKvM struct result_2
8,VX%CS#q {
xJcM1>cT> typedef T1 & result;
yiT)m]E
d } ;
TK! D=M template < typename T >
5Yxs_t4 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
&PE/\_xD_ {
NI<;L m return (T & )r;
Nd;)V }
lhk=yVG3 template < typename T1, typename T2 >
Ire+r
"am typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
xbTvv>'U {
B me_# return (T1 & )r1;
r:.ydr@ }
YZ0y_it) } ;
\Ei(HmEU bY@ S[ template <>
;~^9$Z@%Q class holder < 2 >
BI|BfO%F$j {
~k(4eRq public :
3AQu\4+A template < typename T >
a ](Jc) struct result_1
!EwL"4pPw {
$T#yxx typedef T & result;
UZ*Yt } ;
*m>XtBw. template < typename T1, typename T2 >
jIvSjlm I struct result_2
O,D/&0 {
\c1NIuJR typedef T2 & result;
178u4$# b } ;
:6T8\W template < typename T >
AcoU.tpP typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
iHYvH
{
i!nPiac return (T & )r;
Le?yzf }
SWq5=h template < typename T1, typename T2 >
s.uw,x typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0b3z(x!O {
7,v}Ap]Pa return (T2 & )r2;
e5z U`R }
B*
hW } ;
#Rw9Iy4 ^.Xom~ PV(TDb:0 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> >。
q@+#CUa&n 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
$~G=Hcl9 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
_yH=w'8. +k?0C?/T; return l(i, j) = r(i, j);
f7du1k3 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
8am/5o =rL^^MZp return ( int & )i;
^#0k\f>_ return ( int & )j;
h%=>iQ%enc 最后执行i = j;
lFZ}. 可见,参数被正确的选择了。
6xC$R q j34L*? \v,mr| %=PGvu f8AgTw,K8 八. 中期总结
4k6,pt" 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:
=X24C'!Mpe 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
cs\/6gSCo 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
5h!ZoB)n 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
WF&?OHf2 n7$21*, ^{l^Z
+b. q33Z.3R $Y3mO~ #ouE,< 九. 简化
Pkq?tm$# 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。
,x]xtg? 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
wMx#dP4W8 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:
oBpoZ @[Z 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
I `I+7~t +-*/&|^等
$TK<~3` 2. 返回引用。
? 3'O =,各种复合赋值等
W&'[Xj 3. 返回固定类型。
Up*.z\|'y 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
<<iwJ
U%: 4. 原样返回。
x[m&ILr operator,
ch-.+p3 5. 返回解引用的类型。
1 Vq)& N operator*(单目)
>I&'Rj&Mc 6. 返回地址。
3{/Y&/\"'^ operator&(单目)
6
h%%? 7. 下表访问返回类型。
\[CPI`yQe operator[]
C\RJ){dk 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
2g`<*u* operator<<和operator>>
Kc,=J?Ob i p"LoCE OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
yr"BeTrS. 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Q[Xh{B _
!r]** template < typename Left >
65g"$:0 struct value_return
7#G8qh< {
8
mFy9{M template < typename T >
<,\Op=$l3I struct result_1
NW
AT" {
L^b /+R# typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
R32A2Ml } ;
KN\*|) #J_+
SL[ template < typename T1, typename T2 >
L2$`S'U W struct result_2
BnwYyh {
Jp#Onl+d6 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
@5tW*:s } ;
s/cclFji] } ;
=IC
cN| R/BW$4/E 83[gV@LW0m 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
:@=;WB*0 ijuIf9! 下面我们来剥离functor中的operator()
>anq1Kf 首先operator里面的代码全是下面的形式:
u.~`/O O
S% return l(t) op r(t)
{!]7=K)W9 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
R8(Bt73 return op l(t)
+"8-)' return op l(t1, t2)
Dmq_jt return l(t) op
"$6 .L^9W return l(t1, t2) op
5 52U~t return l(t)[r(t)]
vk>EFm8l return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
=j&qat !8ch&cr)o+ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
*ke9/hO1i 单目: return f(l(t), r(t));
>r8$vQ Gj return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
-]$=.0 l 双目: return f(l(t));
4n9c return f(l(t1, t2));
qbZY[Q+F 下面就是f的实现,以operator/为例
:3h'Hr ]\ DIJ>JZ struct meta_divide
M>m+VsJV {
fx#Krr@ template < typename T1, typename T2 >
R&P}\cf8T static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
"gQA|NHwV {
+`_Km5= return t1 / t2;
nbf w7u }
1:Dm,d; } ;
48p< ~#<W\ 8-clL\bm 这个工作可以让宏来做:
Uk0Fo(HY \]$TBN
dJ4 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
$ytlj1. template < typename T1, typename T2 > \
c'Mi9,q static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
{EL
J!o[ 以后可以直接用
|tua*zEsS DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
2z+-vT% 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
\7elqX`.yY (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
fk!P# h^aUVuL/
'|~L9t 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
YVT\@+C' %!HBPLk template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
4Y!_tZ> class unary_op : public Rettype
66jL2XU< {
HgfeSH Left l;
xmp^`^v* public :
CgxGvM4 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
O\=c&n~` Vh o3I[C template < typename T >
3`3`iN!8\@ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ckCb)r_ {
oe,37xa4 return FuncType::execute(l(t));
[:xpz, }
XkE'k;AEx tIJ?caX5= template < typename T1, typename T2 >
2,bLEhu typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
o%1dbbh {
tLc9- return FuncType::execute(l(t1, t2));
DuzJQSv }
Uc>$w?oA } ;
~Q36lR C;BC@OE T
7EkRcb 同样还可以申明一个binary_op
!y 7SCz
g d|Q_Z@;JF template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
530Z>q class binary_op : public Rettype
H}}g\|r& {
%"{jNC? Left l;
n k@e# Right r;
sn=_-uoU public :
IN#Z(FMVC binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8O='Q-&8 %g+*.8;"b template < typename T >
jcVK4jW typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1 Ka,u20 {
yL.Z{wd return FuncType::execute(l(t), r(t));
W:V:Ej7 h }
uFH ]w]X r)Dln5F template < typename T1, typename T2 >
ImZ!8# typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
NL7CeHs5 {
_Vl22'wl return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
AQR/nWwx }
"oc&uj } ;
IJz=SV }_[Bp XA4miQn& 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
CUG3C 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
0ghW};[6 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
$Lx2!Zy 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
Bk)*Z/1<x 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
[<H'JsJl 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
}}4u>1,~ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
y)%CNH)*x 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
y^xEZD1X6- 下面是修改过的unary_op
<1xs
ya[e }_vUs jK template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
;{% R[M' class unary_op
20Rj
Rd {
r'5~4'o$ Left l;
Jg:%|g `eXTVi|0"~ public :
&Bfgvws; +*AdSzX unary_op( const Left & l) : l(l) {}
.W/#$s|X\ ugT;NB template < typename T >
$ &III struct result_1
5S&'O4yz^ {
D Xjw" ^x typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
B>=NE.ulUL } ;
~EJ+<[/ _t'S<jTI template < typename T1, typename T2 >
$wq[W,'#L struct result_2
Yfotq9.=+ {
gZ b+m typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
-<MA\iSP } ;
QgZ`~ ljJi|+^$ template < typename T1, typename T2 >
+^0Q~>=VD typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
y53f73Cg {
zUNWcv!& " return OpClass::execute(lt(t1, t2));
l]wjH5mz=i }
0[SJ7k19 MfJ8+3@K template < typename T >
N u]&? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X_tc\}I] {
F!yr};@^p return OpClass::execute(lt(t));
#MwNyZ }
8:QnxrODP m5w ZS>@ } ;
w4UaWT1J
Q+ tUxa+ %;0l1X 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
I]dt1iXu_{ 好啦,现在才真正完美了。
Za4X
; 现在在picker里面就可以这么添加了:
iT;~0XU7F FK ~FC:K template < typename Right >
J#OiY
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Vy6A]U\% {
<.6bni
) return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
/xseI)y.B }
wAn}ic".b 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。
P}dhpU >^\}"dEvr V_.n G; /-_<RQ D6wg^'Q: 十. bind
h9J%NH 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。
Ny
oRp 先来分析一下一段例子
F9Y/Z5 Ea h%0hryGB D6MktE)' int foo( int x, int y) { return x - y;}
cI
g|sn bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
q)Uh_l.Cj bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
[`'[)B 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。
L4w KG& 我们来写个简单的。
%?`TyVt&0 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
`tZ-8f 对于函数对象类的版本:
v\;hI5WY h4\j=Np template < typename Func >
O
F|3y~z struct functor_trait
#^Io9dAh {
L(Ffa(i typedef typename Func::result_type result_type;
k%[pZ5.! } ;
|`
+G7?)Y 对于无参数函数的版本:
2:>|zmh_ NE'4atQ| template < typename Ret >
B"9 /+Yj struct functor_trait < Ret ( * )() >
Xgs 31#K {
K.{:H4_ typedef Ret result_type;
n,.ZLuBEX } ;
4Em$L]7 对于单参数函数的版本:
liuF;* EP;TfWc}1 template < typename Ret, typename V1 >
"N|gU;~W struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
$2?10}mrx {
AlQE;4yX typedef Ret result_type;
$u`v
k|\R } ;
R"0fZENTG 对于双参数函数的版本:
==i:* .S{Q }S template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
V6.w=6:`X struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Mr8r(LGY {
ls<7Qe"a typedef Ret result_type;
'aFj yY?% } ;
/1Q
i9uit 等等。。。
S@N:Cj 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
R>05MhA+ u\,("2ZW9+ template < typename Func >
y&$mN struct func_return
%#^)hX,+Q {
Z6Owxqfht template < typename T >
Ul41RNy) struct result_1
,2I8,MOg {
$Bd13%>) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
?uq7K"B } ;
@H?_x/qBT q')MKR* template < typename T1, typename T2 >
iHp@R-g struct result_2
ATdK)gG {
lM<SoC;[ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
YjV-70' } ;
e=]>TeqG0 } ;
xK3
xiR 0."TSe83\ w,'"2^Cwy 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Fa!6*K\ 3*DwXH + template < typename Func, typename aPicker >
BV9%| class binder_1
lQnl6j {
cjd Z.jR2 Func fn;
g7-=kmr|V aPicker pk;
*t,J4c public :
Bx>)i8P7i0 "HuV' template < typename T >
!E0zj9 [ R struct result_1
-}h+hS50F {
le*1L8n$' typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
NvZ )zE } ;
axRzn:f 7:Jyu/*] template < typename T1, typename T2 >
-]uN16\ F struct result_2
eTV%+ {
Mk*&CNo3 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Zv`j+b } ;
$SP*hkU jf_0IE binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
e2SU)Tr%b |+ ^-b}0 template < typename T >
}Z|uLXaz typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'}`|QJ {
/<HEcB return fn(pk(t));
O N(H7 }
6Q&*V7EO template < typename T1, typename T2 >
B" -gK20vY typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:uAW {
s[V$fvW return fn(pk(t1, t2));
<By6%<JTn }
p8>.Q/4
} ;
?D].Za^km =ZsM[wd MZ(TST" 一目了然不是么?
q+MV@8w 最后实现bind
M>mk=-l 'wo[iNy[ b9ON[qOMN template < typename Func, typename aPicker >
{\OIowa picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Jl"),;Od {
blwdcdh return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
o8:K6y }
c
!$
8> =sqhPS<> 2个以上参数的bind可以同理实现。
iK*2 Z$`lw 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
RP2MtP"M d(>7BV 十一. phoenix
mulK(mp Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
[TZlvX(E y\'t{>U/ for_each(v.begin(), v.end(),
UF[2Rb8? (
sckyG do_
KfU4#2} [
vrtK~5K cout << _1 << " , "
%$b)l?! ]
k,L , .while_( -- _1),
uC3o@qGW< cout << var( " \n " )
[69[Ct )
\#(cI );
;&2J9 n7RswX 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:
>IW0YIQy, 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
;79X#hI operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Wgl7)Xk.) 那么我们就照着这个思路来实现吧:
`<Z5/;a5W #clPao?r q16RPqfT template < typename Cond, typename Actor >
G>?hojvi class do_while
FhgO5@BO {
w][1C\8m Cond cd;
+Y!9)~f}7X Actor act;
KzeTf?G public :
360V template < typename T >
8K!
l X struct result_1
kL.JrbM" {
z6)SaSYE typedef int result_type;
&qki
NS } ;
6V= 69} Q 'R@'W9 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
})OgsBk K~A$>0c template < typename T >
"5mdq-h( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c9\jELO {
VGoD2,(b^ do
#>-_z {
.Od.lxz"mp act(t);
n*6 b*fl }
k+>-?S, while (cd(t));
AZ)H/#be return 0 ;
[&n2 yt }
m~ %\f8w-x } ;
p=U*4[9k *0)vsBi i,R<`K0 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
I_mnXd;n 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
j]EeL=H<P 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
a3i4eGT - 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
2R&msdF 下面就是产生这个functor的类:
.__X-+^ 5qkG~YO- ?5e:w?&g@ template < typename Actor >
2f1WT g) class do_while_actor
/,'D4s:Gg {
^)&d7cSc Actor act;
75~>[JM public :
ffK A do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
x^kV;^ I :ND5po#( template < typename Cond >
*TY?*H picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
~6`HJ } ;
!Q!==*1H Hu|;cbK ahNpHTPa 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
B1>aR 7dsf 最后,是那个do_
<rc? EV /
%}Xiqlrd q]3bGO; class do_while_invoker
^9zL[R {
C- /<5D
j public :
1BK-uv: template < typename Actor >
^ZX 71- do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
H:
Rd4dl,
{
mG2*s ^$ return do_while_actor < Actor > (act);
1.YDIB|| }
VfOm#Ue0q } do_;
E(Tvj\9 +^n [B 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
~=~|@K 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Sw<@u+Z;% 最后来说说怎么处理break和continue
)(`I1"1 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。
XTpYf 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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