一. 什么是Lambda
31~hlp; 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
v&xKi>Ail 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,
4s9c#nVlu Kw)KA^KF ]}Pl%. v btAq^1 class filler
6wPeb~{ {
wL;]1&Qq public :
Bg-VCJI< void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
\}Dpb%^\ } ;
Dy su{rL )S^z+3p 9Uk(0A 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:
!g8*r"[UJ 7Yuk
PdT83vOCE hp*<x4%*a" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Q uB+vL Q:mZ" i5 lr WLN 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Jy9bY R2l[Q){! "3SWO3-x ;1v=||V 二. 战前分析
q/$GE," 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
cf)J ) 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
y_*n9
)Ct I:i<>kG `fz,Lh*v for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
j eq: /* --------------------------------------------- */
-ui<E?v vector < int *> vp( 10 );
QQFf5^ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
8V-,Xig;` /* --------------------------------------------- */
%*kLEA*v sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
r0\?WoF2C /* --------------------------------------------- */
[![ G7H%f int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
/PXioiGcs /* --------------------------------------------- */
=h|wwQE for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
4O(@'#LLz /* --------------------------------------------- */
JS!*2*Wr for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
W5.Va. dCe X}Z 9${Xer' :I
\9YzSs@ 看了之后,我们可以思考一些问题:
'z5h3J 1._1, _2是什么?
JB^Q\;$ 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。
0I5&a 2._1 = 1是在做什么?
1{Jb" 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。
QL97WK\$ 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。
X\\7$ B76 v}O: vc8?I."? 三. 动工
6):Xzx, 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
jJBnDxsA \~#WY5 f8'MP9Lv SdJ/4&{ ! template < typename T >
``u:lL class assignment
]Bnwk
o {
}HRK?.Vj: T value;
HI`q1m. public :
U>P|X=) assignment( const T & v) : value(v) {}
,%W<O. template < typename T2 >
mI7~c;~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
<x0H@?f7 } ;
L9FHgl? S&(^<gwl V*RdDF7 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
C5@V/vA 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
)R?;M .A6lj).: HjA_g0u WKl+{e class holder
B$vr'U
{
p $ouh public :
~@4'HMQ template < typename T >
'O?~p55T assignment < T > operator = ( const T & t) const
&aG*k* {
wO.iKX; return assignment < T > (t);
{ZsdLF# }
sOU_j:A80; } ;
^aZAw%K YDC&u8 h8e757z 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
ciQZHH2 od' /% static holder _1;
Tr&M~Lgb) Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
xiblPF_n3 .TJEUK for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
,u9M<B<F 而不用手动写一个函数对象。
xdvh-%A4 &>g'$a<[ 0k,-; j, 790-)\:CY 四. 问题分析
r|Z5Xc 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。
O$u"/cwe* 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
O1&b]C# 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
^wb:C[r!V 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
>Z.\J2wM<j 下面我们可以对这几个问题进行分析。
6uPcXd:8ZR 5ExDB6Bx@y 五. 问题1:一致性
a>O9pX 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
txgQ"MGA% 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
aGZi9O7G} 3r+.N struct holder
X0(tboj# {
=ONHKF[UJ //
/4\wn?f template < typename T >
cTTW06^ T & operator ()( const T & r) const
3*UR3!Z9
* {
LUX*P7*B return (T & )r;
!k3e\v| }
yifY%!@Xu } ;
:#~U<C@o s*/ bi
W 这样的话assignment也必须相应改动:
bg,9@ }"F 5{e,L>H< template < typename Left, typename Right >
|*/[`|*G class assignment
3DgsI7-F {
WYB{% yf Left l;
Isy'{-H
Right r;
Z/;Xl~ public :
XW{>-PBg: assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
L|-98]8> template < typename T2 >
Q6gt+FKU9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
1923N]b } ;
bHLT}x/Gw EtbnE*S 同时,holder的operator=也需要改动:
b$%0.s S"Lx% template < typename T >
j>uj=B@ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
;V^pL((5J {
tZ`Ts}\e return assignment < holder, T > ( * this , t);
L( T12s }
<JMcIV837 >_OYhgs1w 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。
css64WX^0c 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
3>E%e!D% D8&`R return l(rhs) = r;
,Ys"W x 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。
r(d':L V 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
5DOBsf8Jo i%e7LJ@5AW template < typename Tp >
HK\~Qnq class constant_t
~'37`)]z {
=K'cM=WM6 const Tp t;
#mize public :
{7 TlN.( constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
-7J| l template < typename T >
^7zu<lX const Tp & operator ()( const T & r) const
1I@8A>2^OX {
N7E$G{TT return t;
su*Pk|6% }
qW:HNEiir } ;
kmzH'wktt 6T 8!xyi-+ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
u:0aM}9A 下面就可以修改holder的operator=了
;XM{o:1Y[ F}Vr:~ template < typename T >
`Al;vVMRO assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
ctE\ q {
s0Z
uWVip return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
X7k.zlH7T }
@(r/dZc __mF?m 同时也要修改assignment的operator()
(/35pg6\ @gY)8xMbA template < typename T2 >
L(&&26Y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
ca+5=+X7 现在代码看起来就很一致了。
{o(j^@ q,
O$ %-70 六. 问题2:链式操作
n ; {76Q 现在让我们来看看如何处理链式操作。
w$JvB5O 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。
Eke5Nb 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。
|:8bNm5[ 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。
2-Y<4'> 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
;b-XWK= A}eOFu`
template < typename T >
mI 74x3 [ struct result_1
.^B*e6DAD {
pz"0J_xDM typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Lemui) } ;
p/+a=Yo pK0"%eA 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:
*6q5S4 r E>l~-PaZY template < typename T >
9B;{]c struct ref
lg^Z*&( {
7uzkp&+: typedef T & reference;
kc0E%odF.v } ;
|i++0BU template < typename T >
6}r`/?"A1 struct ref < T &>
iLSr*`
o {
(o`{uj{! typedef T & reference;
6j
~#[ } ;
2}8v(%s p GSH>7!.# 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
SL5Ai/X0N !qG7V:6 template < typename T >
Jv^h\~*jH typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
O%bEB g {
gEjdN. return l(t) = r(t);
=>-Rnc@ }
B_.%i+ZZ 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。
'inFKy'H 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
zCk^B/j sM EN/,5<S<,[ 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
M3.do^ss _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
A0Qb 5e _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
$< JaLS +5 调用divide的对象返回一个add对象。
_*f`iu:` 最后的布局是:
A}l3cP;
`# Add
dkz=CY3p%X / \
q.;u?,|E/ Divide 5
s7F.sg / \
%^jMj2 _1 3
PUUwv_ 似乎一切都解决了?不。
JD|=>) 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
u A<n 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
RCpR3iC2 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
4%4 }5UYN ~sh`r{0 template < typename Right >
`EaLGzw assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
}~L.qG Right & rt) const
{tWf {
qi^7 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
~A\GT$ }
> ;*b|Ik 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
F%RRd/' 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。
|!4K!_y 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。
o4Om}]Ti 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。
c24dSNJg, 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。
d$1@4r 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
,5h)x"s 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
I`!<9OTBj 6^`1\
#f template < class Action >
F'21jy& class picker : public Action
BI%$c~wS {
2GDD!w#!j public :
.:F%_dS D picker( const Action & act) : Action(act) {}
%xI p5h] // all the operator overloaded
/V'A%2Cl=T } ;
9w7n1k. tVN 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。
2fL;-\!y( 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:
'DCTc&J[' WvY?
+JXJ template < typename Right >
bE !G JZ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
J| w>a {
VZKvaxIk6 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
gi1^3R[ }
.[ICx 1G^`-ri6 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
bKMy|_ 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。
Hx?;fl'G% X aMJDa|M template < typename T > struct picker_maker
W_"sM0
w {
g,!L$,/F typedef picker < constant_t < T > > result;
?Lk)gO^C } ;
\"P%`C template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
V2wb%;q {
sBT2j~jhJ typedef picker < T > result;
[M=7M}f; } ;
ig/xv cK( C&NK 下面总的结构就有了:
GjvOM y functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
VA#"r!1 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
I&x=; picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
9y"@( 至此链式操作完美实现。
i9,geQ7d p8Qk'F=h SE1=>S%p 七. 问题3
'-Vt|O_Q 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
I 5^!y I;wp': template < typename T1, typename T2 >
t.i 8
2Q ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&w_j/nW^' {
YJT&{jYi return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
~:s>aQ`! }
12b(A+M
r@H /kD 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
"#2a8# n FHUy9q template < typename T1, typename T2 >
^ B fC struct result_2
)q8p k2 {
K0|FY=#2y typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
aC8} d } ;
3u+T~g0^ U:0mp" 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
V^bwXr4f 这个差事就留给了holder自己。
6
ob@[ @ p>v$FiV2N Nk?
^1n$ template < int Order >
g}k`o!q class holder;
Y!w`YYKP template <>
z!ZtzD]cb class holder < 1 >
h+g_rvIG* {
/NI;P]s. public :
y.mda:$~= template < typename T >
|4;Fd9q^m struct result_1
"^})zf~_ {
FrGgga$ typedef T & result;
hF~n)oQ } ;
\/r}]Vz template < typename T1, typename T2 >
PR#exm& struct result_2
nv|NQ
Tk {
7rc0yB
typedef T1 & result;
&[?\k> } ;
'CM|@Zz% template < typename T >
Tztu}t]N typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
a/4T>eC {
'}53f2%gKa return (T & )r;
?jv/TBZX4 }
8mvy\l
EEH template < typename T1, typename T2 >
K7_UP&`=J typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
5y.WMNNv{ {
MzdV2. return (T1 & )r1;
_^Ubs>d=* }
99e.n0 } ;
/$Nsd 3w*R& template <>
2j[=\K] class holder < 2 >
C!<Ou6}!b {
XPXIg public :
~D j8z+^ template < typename T >
'urafE4M struct result_1
l` lk-nb {
4#MtF'J typedef T & result;
$f
<(NM6? } ;
]nn98y+ template < typename T1, typename T2 >
%D{6[8 struct result_2
V(I8=rVH {
$Vg>I>i typedef T2 & result;
{I%cxQ#y } ;
?=Z?6fw template < typename T >
UmP/h@8 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
~d.Y&b {
,wb:dj- return (T & )r;
C2kPMB=Xo }
G5BfNU template < typename T1, typename T2 >
S6DKREO typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
,q`\\d {
Xx~Bp+ return (T2 & )r2;
O m|_{ }
I3L<[-ZE } ;
zj{pJOM06 gD@){Ip lgL%u K) 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
BA:VPTZq 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
N)X3XTY 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
xef% d
G. g
wRZ%.Cn return l(i, j) = r(i, j);
`r6 ,+& 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
UcHJR"M~c Rsm^Z!sn return ( int & )i;
yS'I[l return ( int & )j;
-$ls(oot 最后执行i = j;
3qC}0CP* 可见,参数被正确的选择了。
Gx/Oi)&/ !c
Hum Ty?cC** q6luUx,@m *Hn8)x}E 八. 中期总结
kS);xA8s] 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:
j_?FmX
_ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
$bR~+C 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
M'O <h 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
?dg[:1R} Se}c[|8 zY{A'<\O jvL[
JI,b Ynj,pl =&]g "a' 九. 简化
rglXs 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。
U?Zq6_M& 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
$7ZX]%<s 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
+~$ ]}% 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
!wVM= z^G +-*/&|^等
<iC(`J$D 2. 返回引用。
j</: WRA`] =,各种复合赋值等
g*_& 3. 返回固定类型。
%ntRG! 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Xl#ggub? 4. 原样返回。
E{`fF8]K operator,
G9cUD[GB 5. 返回解引用的类型。
IOmfF[ operator*(单目)
.t!x<B 6. 返回地址。
FcU SE operator&(单目)
R__OP`! 7. 下表访问返回类型。
hL{KRRf> operator[]
8OU\V5i[,q 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
7`'Tb p operator<<和operator>>
"<1{9 /(*q}R3Kfo 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。
!l8PDjAE 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
;N0XFjdR Wd:uV template < typename Left >
0S!K{xyR struct value_return
l'_r:b {
$%#!bV template < typename T >
q>+k@>bk@ struct result_1
@q7I4 {
S4z;7z(8+ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
?N9uu4 } ;
YU'E@t5 3F2w-+L template < typename T1, typename T2 >
@#l= l struct result_2
d\8l`Krs[_ {
!pX>!&sb typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
x'<X!gw } ;
U'bEL^Jf } ;
?Z/V~, n/:33DAB /y}xX 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
9rf)gU3{+L 8<Av@9 *} 下面我们来剥离functor中的operator()
)Ql%r?(F+ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
oUU1+F- }K|oicpUg return l(t) op r(t)
E:nF$#<'N return l(t1, t2) op r(t1, t2)
NC(~l return op l(t)
zQd
2 return op l(t1, t2)
64tvP^kp return l(t) op
k5pN return l(t1, t2) op
%*}(}~ return l(t)[r(t)]
2\{zmc}G-0 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Ad_hKO M8(t'jN 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:
4H&+dRI" 单目: return f(l(t), r(t));
eng'X-x return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
+23xev 双目: return f(l(t));
U>N1Od4vTO return f(l(t1, t2));
N<}5A% 下面就是f的实现,以operator/为例
wbl& ZD{LXJ{Vm struct meta_divide
y}|s&4Sq {
S<Xf>-8w template < typename T1, typename T2 >
}5"u[Z. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Lp9E:D-> {
UJ
return t1 / t2;
k{-Cwo }
vEJbA } ;
k9L;!TH~1K 9\7en%( M 这个工作可以让宏来做:
3[*}4}k9 H4+i.*T# #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
N(yzk_~ template < typename T1, typename T2 > \
+6+i!Sip static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
eJ-nKkg~a 以后可以直接用
E7hY8#G DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
4o[{>gW 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
"^GGac. (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。。。)
\dah^mw" )Pv%#P-< k8zI(5.> 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
+
{'.7# uwGc@xOgg, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
zdam^o class unary_op : public Rettype
Zj'9rXhrM1 {
sFRQe]zCcP Left l;
yJIscwF public :
o }m3y unary_op( const Left & l) : l(l) {}
vnuN6M{ 5v*\Zr5ha template < typename T >
nX8v+:&} typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c-sfg>0 ^ {
El8,,E return FuncType::execute(l(t));
|2A:eI8 ^ }
dk^~;m#iN `Urhy#LC template < typename T1, typename T2 >
< =IFcN typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7b+6%fV {
?}Y]|c^W return FuncType::execute(l(t1, t2));
YN5rml'- }
d&>^&>?$zh } ;
5)X=*I cFX p GTHt'[t@; 同样还可以申明一个binary_op
$%f&a3# I7]8Y=xf template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ftSW
(og class binary_op : public Rettype
v`T
c}c ' {
Zv{'MIv&v Left l;
wC'Szni Right r;
-mh3DhJ, public :
*{5fq_ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
M"L=L5OH- RxQ * template < typename T >
/yZcDK4 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1|:KQl2q {
;hq\ return FuncType::execute(l(t), r(t));
Q/Rqa5LI: }
*0ro0Z|Iq 6!bsM"F template < typename T1, typename T2 >
Q,Eo mt typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|w3M7;~eF {
kq-) ^,{y return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
(cO:`W6. }
[V`r^ } ;
8{ I|$*nB #\ErY3k 6& @2#lI 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
7t3!)a|lI 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
+ZX{>:vo DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
# f\rt
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。
8 zb/xP> 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
n=q76W\ 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。。。
5bb(/YtFy 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
5mR 1@ 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)
J .<F"r> 下面是修改过的unary_op
1\.pMHv/ ?V=CB,^ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
h2QmQ>y" class unary_op
E?@m?@*/ {
CvdN"k Left l;
: rVnc =k cz$2R public :
T
u'{&
iURe( [@ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
B-mowmJ3dg
Fk;Rfqq template < typename T >
ugBCBr struct result_1
_e2=ado {
}-`4DHgq typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
nr#|b`J] } ;
u%!@(eKM- 'c~4+o4co template < typename T1, typename T2 >
&5R&k0i r struct result_2
+cRn%ioVi {
[N'h%1]\ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
t#yuOUg } ;
3(UVg!t %}T6]S)%u template < typename T1, typename T2 >
H;"4C8K7 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!`r$"}g {
ajpXL return OpClass::execute(lt(t1, t2));
8?C5L8) }
(-co. #LNED)Vg template < typename T >
_VXN#@y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}GIt!PG {
Yr|4Fl~U return OpClass::execute(lt(t));
!Z6{9sKR=] }
o !7va" Ea=P2:3* } ;
2t,zLwBdnJ ," ql5Q4 cc3 4e 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@'dH3-kO
好啦,现在才真正完美了。
~QVH<`sn 现在在picker里面就可以这么添加了:
;n},"& sR8"3b<qA template < typename Right >
| f##5fB picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
%
u6Sr5A[s {
b`_Q8 J return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
j+YJbL v }
,z?':TZ 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。
IGN1gs B/C,.?Or %XTI-B/K J=yTbSN\v 3uMy]HUQ 十. bind
DTs;{c 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。
}~q5w{_n 先来分析一下一段例子
BerwI
7!= l;V173W=& tMe ~vq[ int foo( int x, int y) { return x - y;}
QS j]ZA bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
xezcAwW bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
\j.:3Xr 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。
@ .KGfNu 我们来写个简单的。
FPTK`Gd0 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
h7@6T+#WoT 对于函数对象类的版本:
A)~6Im B-ESFATc template < typename Func >
"w_aM7x_ struct functor_trait
i?;Kq~, {
'f|o{ typedef typename Func::result_type result_type;
L rPkxmR } ;
/7LR;>B j 对于无参数函数的版本:
ET >](l9 uIrG* K template < typename Ret >
|&jXp%4T struct functor_trait < Ret ( * )() >
w=@Dv {
C.QO#b typedef Ret result_type;
eiOW#_"\ } ;
9ll~~zF99| 对于单参数函数的版本:
"ITIhnE lRdChoL$2 template < typename Ret, typename V1 >
6zn5UW#q struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
D#z:()VT( {
ze;KhUPRm typedef Ret result_type;
-{_PuJ " } ;
=":,.Ttq41 对于双参数函数的版本:
3N:D6w-R >i
O!*&Y> template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
h.fq,em+H struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
:i7;w%B {
=qIyqbXz typedef Ret result_type;
cGD(.= } ;
BPHW}F]X 等等。。。
yppo6HGD 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Xm2'6f, rN{ c7/| template < typename Func >
07 $o;W@ struct func_return
xwty<?dRW1 {
|)G<,FJQE_ template < typename T >
Xx(T">]vJ struct result_1
3BLq CZ {
M@ZI\ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
|WUG}G")*x } ;
]:\dPw`A .x1NWGDn template < typename T1, typename T2 >
KY N0 struct result_2
E~:x(5'%d {
jA/w|\d! typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-!9G0h&i| } ;
nxHkv`s k } ;
Y4( llsfTrp *\q
d 最后一个单参数binder就很容易写出来了
MJrR[h] YAmb`CP template < typename Func, typename aPicker >
>"<Wjr8W!$ class binder_1
!g.? {
qjc4.,/ Func fn;
RX5dO% aPicker pk;
8KNZ](Dj public :
cs'{5!i] wa3}SB template < typename T >
uM'Jp? struct result_1
rXU\ {
DFTyMB1H typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
"wHFN>5B } ;
~3 bPIg7D :a)u&g@G template < typename T1, typename T2 >
H7j0K ~U0 struct result_2
4a]P7fx- {
&!
?eL typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
+d;bjo 2 } ;
PiYxk+N 1sH&
sGy7 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
O7IJ%_A& 8&aq/4:q0 template < typename T >
k@:%:Sj 2 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L,@lp {
bY0|N[g return fn(pk(t));
o0vUj }
_ORvo{[: template < typename T1, typename T2 >
;d9QAN&0} typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'08=yqy4N {
"FKOaQ%IH return fn(pk(t1, t2));
@{O`E^}-D }
_#h_: } ;
uRr o?m< z]9MM
2+ |H+Wed| 一目了然不是么?
U ZsH9
o 最后实现bind
!I
Qck8Y Y.r+wc] h2""9aP! template < typename Func, typename aPicker >
5[u]E~Fl} picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
'X2POay1 {
(*)hD(C5 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
ox (%5c)b| }
d;}nh2* {jX2} 2个以上参数的bind可以同理实现。
<3hRyG@vB 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。
igR";OQk w)Qp?k
d 十一. phoenix
j^2wb+` Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
/RC7"QzL qeZ? 7#Gf for_each(v.begin(), v.end(),
46&/gehr (
NPe%F+X do_
~La>?:g <+ [
EJNU761 cout << _1 << " , "
fsWTF<Y ]
`lt"[K< .while_( -- _1),
9 j9TPyC/2 cout << var( " \n " )
MFAH%Z$ )
n#OB%@]<V );
J6FV]Gpv ?m?::R H 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:
r|Tcfk]% 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
M1iS(x operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
)f<z%:I+Z 那么我们就照着这个思路来实现吧:
m-"w0Rl1T 3x'|]Ns "5wa91* template < typename Cond, typename Actor >
X*@dj_, class do_while
_t #k,; {
o$lM$E: Cond cd;
_8_R 1s Actor act;
psMvq@> public :
*6DB0X_-} template < typename T >
g~A`N=r;h struct result_1
-:y,N
9^ {
P! #[mio typedef int result_type;
+s DV~\Vu } ;
T <ET
)D7 &AbNWtCV+G do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
-0x
# 8&`LYdzt template < typename T >
J,y[[CdH` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wyO4Y {
@8r pD"x do
2)HuZda {
D!-g&HBTC act(t);
V/I<g }
Ks`J([(W& while (cd(t));
]>nk"K!% return 0 ;
p xa*'h"b^ }
PKg@[<g43 } ;
EVC]sUT ~;{;,8!) 54R#W:t 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
iN8zo:&Z 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。
MXNFlP 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。
MJ
[m 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。
LR.<&m%~. 下面就是产生这个functor的类:
41?HY{&2 /zVOK4BqN+ B; h"lv template < typename Actor >
.jT#:_ class do_while_actor
9c,'k#k {
YvyNHW& Actor act;
mQ26K~ public :
=Qj{T do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
+V046goX W 9} M?P template < typename Cond >
?:I* 8Fj picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
hVAn>_( } ;
NzOx0WLF =BAW[%1b 0e ~JMUb 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Z!zF\<r 最后,是那个do_
3/e.38m| EPM-df!= J({Xg? class do_while_invoker
vJc- 6EO {
T9_RBy;% public :
>T3- template < typename Actor >
V>-e y9Q\ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
q" sed] {
]e>w}L(gV return do_while_actor < Actor > (act);
%JD,$pPs }
dkBIx$t } do_;
4,gK[ dc O6a<`]F 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
_w+:Dv~*a 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
?u=Fj_N_ 最后来说说怎么处理break和continue
j8{i#;s!" 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。
rt~d6|6 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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