一. 什么是Lambda
M*
0zvNg
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
p#aB0H3 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,
(jp!q,) :\F1S:&P b!4Z~d0= f2iA5 rCV] class filler
#V$h?`qhwr {
up!54}qy public :
8G )O,F7z void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Ud& '*, } ;
*!r"+?0gN wx*03(|j; /<VR-yr 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
5ktFL<^5T JUCp#[q =/e$Rp +~n4</ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
3lsfT-|Wt& cH:9@> '$a Qf($F,)K 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
gwyX%9 -!QVM\t ;DgQ8"f "t)$4gERK 二. 战前分析
(91 YHhk{ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
"lRxatM 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
z7_h$v \C<'2KZR, b6NGhkr'\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Y[0mTL4IO /* --------------------------------------------- */
0[ZB ^ vector < int *> vp( 10 );
puAjAvIax transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Oq*;GR(Q /* --------------------------------------------- */
N c(f+8 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
\7PC2IsT3 /* --------------------------------------------- */
Wud-(19 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
q8!X^1F7 /* --------------------------------------------- */
}2hU7YWt for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
NjbIt=y /* --------------------------------------------- */
2jF}n*[OW for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
l T#WM] 5)C`W]JE TSTkMlCG (L*<CV 看了之后,我们可以思考一些问题:
j6WDh}# 1._1, _2是什么?
*]:J@KGf 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。
;(@' +" 2._1 = 1是在做什么?
az[# q 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。
>rXD Lj-e 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。
7.kgQ"?&
H X{K5 + k=4C"
三. 动工
l5nm.i<M 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
vA2>&YDFX qVW3oj<2 WK5B8u*< lhX4MB" template < typename T >
u'T?e+= class assignment
4_-L1WH {
LP'~7FG T value;
RiZ)#0 public :
22/"0=2g assignment( const T & v) : value(v) {}
~t1?oJ template < typename T2 >
DQ@M?~1hp T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
EXsVZg"# } ;
BvS!P8 NJCSo(O yqC158 P 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
@JPz| 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
sI6I5 wf_ $#.;m ~^PNMZk .% +anVXS class holder
Dy*K;e-+ {
E|A~T7G= public :
8 ,W*)Q template < typename T >
Bbtc[@"X assignment < T > operator = ( const T & t) const
L d{`k {
|AXV4{j_i return assignment < T > (t);
{:#c1d2@8 }
j;I(w [@P } ;
WfHa nlZJ}xZ A
^t _"J 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
@~}~;}0x RivhEc1h% static holder _1;
?{P$|:ha Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
p=V1M-
1vYa&! for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
G8WPXj( 而不用手动写一个函数对象。
YU XxQ| x*p'm[Tdtm N2 t` SmAii}-jf 四. 问题分析
MEu{'[C 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。
2FY]o~@ 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。
u2IU/z8
^ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
{Iz"]Wh<f 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
DyCkz"1S 下面我们可以对这几个问题进行分析。
kt kS$ T*g}^TEh 五. 问题1:一致性
1\)C;c, 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?|
Y6T{/! 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Tz~a. h@ 6E2#VT>@/ struct holder
??P%. {
_4T7Vg'' //
F2{SC?U template < typename T >
VUOe7c= T & operator ()( const T & r) const
R?y_tho4A {
4];>O return (T & )r;
#.vp\W }
2D a0*xn{ } ;
4,f`C0>" x=-(p}0o;< 这样的话assignment也必须相应改动:
DXFDs=u &?TXsxf1Zh template < typename Left, typename Right >
do9~#F class assignment
"Th;YJu {
* \B(- Left l;
6ma.FvSIM Right r;
`(DHa=s1 public :
mM~&mAa+Z assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
I%($,kd}s template < typename T2 >
U5OFw+J T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
#M<YNuE#" } ;
F'"-aB ~ ,L
MN@G 同时,holder的operator=也需要改动:
z "z T`,G57-5 template < typename T >
vY"I assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
G`/4n@ {
*^Ro I return assignment < holder, T > ( * this , t);
?a*w6,y. }
DL d~ mwMu1# 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
4`ZoAr-5| 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
WJI}~/z;C %zo
6A1Q; return l(rhs) = r;
t1~k+ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
cB_9@0r[S 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
J@QOF+ & DliDBArxZ template < typename Tp >
hL&7D@ class constant_t
p8"C`bCf {
s>1\bio*I const Tp t;
`GlOl- public :
!? H:? constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Anqt:( template < typename T >
5j\Kej const Tp & operator ()( const T & r) const
E(wS6 {
K4o']{:U return t;
ROvY,-? }
~*J
<lln } ;
Dm$SW<!l| Ups0Xg&{ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
/sn
}Q-Zy2 下面就可以修改holder的operator=了
X]n`YF7 6,|>;,U7 template < typename T >
xAO\' #m assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
n2:Uu>/ {
HR?bnkv|id return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
@' %XdH }
,\i,2<hz. K9Onjs%U 同时也要修改assignment的operator()
SL`; `// .Wr7*J[V. template < typename T2 >
!VXy67 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
+Z-{6C 现在代码看起来就很一致了。
}2\Hg ,% 'r:@' 六. 问题2:链式操作
.JTRFk{W 现在让我们来看看如何处理链式操作。
^hr# 1 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。
Ui-Y` 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。
4=`1C-v?q 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。
t=My=pG 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
etUfdZ ,7Ejb++/M, template < typename T >
|eg8F$WU struct result_1
xi4b;U j {
G$)tp^%] typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
[O} D^qp } ;
}'86hnW Z\]LG4N? 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:
v~W;&{ @P>>:002/ template < typename T >
&;WK=# struct ref
lxbC 7?O {
M+^ NF\ typedef T & reference;
kGC*\?<LmR } ;
^CM@VmPp template < typename T >
M,yxPHlN struct ref < T &>
9YB?wh'S[ {
t-n'I/^5 typedef T & reference;
c6=XJvz } ;
7xY&7 x(v dd;rnev+ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Vq/hk 1|s`z template < typename T >
0v6Z4Ahpo typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
;8
*"c {
;CoD5F! return l(t) = r(t);
#;lEx'lKN }
T+t7/PwC; 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。
W5e>Z&& 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
A|@d{g k]P'D
. 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
:Ig9n: _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
YHke^Ind _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
(CtRU +5 调用divide的对象返回一个add对象。
*b!.9p K 最后的布局是:
`Fe/=]<$ Add
bD3 dT>(+ / \
K6)IBV; Divide 5
I>w|80%% / \
'vZy-qHrV _1 3
9eE
FX7 似乎一切都解决了?不。
;PqC*iz 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。
?5;wPDsK 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。
^vv1cft 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:
8Fbt >-N<\ #6mw CA| template < typename Right >
=h?%<2t9< assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
G(o6/ Right & rt) const
tNOOaj9mw {
[#SO}'1n return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
l}T@Cgt }
JlawkA 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
7L6^IK XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
m;IKV, 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。
{j<?+o5A 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。
SMU8U 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。
> PL}7f&: 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?
[H9<JdUZ 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:
V$iA3)7W% /,j'Vr\" template < class Action >
3j[<nBsn. class picker : public Action
/qq*"R {
|%rRALIY public :
KG96;l@'( picker( const Action & act) : Action(act) {}
M\Wg|gpy // all the operator overloaded
V`i (vC( } ;
Zs;c0T"> 9"L!A,&' Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
{ i4`-w 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
,6f6r %kH,Rl\g template < typename Right >
X'%BS picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
-]YsiE?r {
Nr"GxezU+A return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
0C"2?etMx }
1Mx2% . S;o#Zw*R Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
*_Ih@f H 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
)7AjRtb!/ _W,?_"[R= template < typename T > struct picker_maker
rJtk4hOF {
P.=Dd"La typedef picker < constant_t < T > > result;
4{ZVw/VP,- } ;
yFDt%&*n^ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
naeppBo {
X3XTB* typedef picker < T > result;
onS4ZE3B } ;
*13-)yfd
M0)ZJti 下面总的结构就有了:
]D^; Ca functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
.%\||1F< picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
D$D;'Kij picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
;7JyL|2 至此链式操作完美实现。
us<dw@P7{ Y9%zo~]-W' |="Y3}a 七. 问题3
(9] =;) 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。
$%ztP
Ta B <HD template < typename T1, typename T2 >
"CFU$~ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/R(
.7 N {
Iu;VFa return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
62[_u]<Yub }
6pZ/C<Y|W 6$csFW3R 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
O\@0o|NM b=L|GV@$ template < typename T1, typename T2 >
n^|7ycB' struct result_2
}Py Z{yS {
[Z1,~(3 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
?fpI,WFu } ;
O31.\ZR2 )o&}i3~Q
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?
[W dxMU 这个差事就留给了holder自己。
ws,VO*4 ? fM_Y .g=D70 template < int Order >
PA,\o8]x class holder;
[LbCG template <>
=#%Vs>G class holder < 1 >
=jU#0FAO {
2e({%P@2? public :
aLQ]2m template < typename T >
sE^=]N struct result_1
3YEw7GIO- {
H~0B5Hl!F typedef T & result;
t-]~^s } ;
gA2]kZg template < typename T1, typename T2 >
)Oj{x0{\Q struct result_2
sX`by\s, {
,twm)%caU typedef T1 & result;
WxtB:7J } ;
K#yCZ2 template < typename T >
zWF[cf>' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
q~xs4?n1U {
P4s,N|bs` return (T & )r;
%6:"tuA }
8ROZ]Xh,x template < typename T1, typename T2 >
th{Ib@o typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
r#6djs1 {
#!4
HSBf return (T1 & )r1;
5j5}c`: }
Y}r UVn } ;
KM-7w66V XIp>PcU^ template <>
pJ@->V_ class holder < 2 >
ksAu=X: {
njb{ public :
"?"+1S template < typename T >
iR'Pc3 struct result_1
j[fY.>yt& {
dp'k$el typedef T & result;
u#$sO;8s } ;
]"\sd" template < typename T1, typename T2 >
Cs^'g' struct result_2
w?R#ly {
aR%E"P-6l typedef T2 & result;
@ |(Tg } ;
MQo/R,F } template < typename T >
]%h|ox0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
LJ*W&y(2>Q {
uCf _O~ return (T & )r;
*p^*>~i9) }
K|rGJ template < typename T1, typename T2 >
7x(z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0?'v|5} {
/f! ze| return (T2 & )r2;
L:UPS&) }
Pbakw81!~ } ;
z'k@$@:0XD {6;S= 9E\ oJ0ZZu?{D 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
mX@!O[f%9e 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
bN>|4hS 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
?T8^tGD[ 5?Rzyfwk| return l(i, j) = r(i, j);
V<t!gT#&o! 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
SD1M`PI p9*Ak
U&] return ( int & )i;
EN@<z; return ( int & )j;
7)l+hZ 最后执行i = j;
"jP{m;p 可见,参数被正确的选择了。
p}yp!(l b3+F~G-I" A04E <nr PO]c&}/ o/I`L 八. 中期总结
*|3G"B{w6 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
Q;2n 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
|@pn=wW 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
G@1T!` 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
|SwW*C ko`KAU<T_ xn2f!\%p RhSoD.Da b|u0a6 q,.@<s W 九. 简化
d0G d5% 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
T1YbF/M' 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
)'axJ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
hixG/%aO 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
w72\' +-*/&|^等
k\}\>&Zqu 2. 返回引用。
n4DKLAl =,各种复合赋值等
ITBa ^P 3. 返回固定类型。
.=/TT|eMS 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
>VB*Xt\C& 4. 原样返回。
!2]'S=Y operator,
})5I/
5. 返回解引用的类型。
7tU=5@M9D operator*(单目)
7H_*1_%ZQ 6. 返回地址。
*T0!q#R operator&(单目)
3KN})*1 7. 下表访问返回类型。
w8(z\G_0 operator[]
E)Cdw%}^ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
rHD_sC* operator<<和operator>>
fwz-)?
!)LVZfQ0 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
eBg:[44V 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
71OQ?fc XjU/7Q template < typename Left >
^,6c9Dxy struct value_return
j@Y'>3 {
CP6xyXOlPB template < typename T >
vALH!Kh struct result_1
L31#v$;4 {
] 5:0.$5 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
8\$u/(DX } ;
m 9.BU2. L IRdWGQ4 template < typename T1, typename T2 >
Vae=Yg=fw struct result_2
iJ!p9E*( {
k/2TvEV3= typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
9<-7AN}Z } ;
L3'$"L.|u } ;
Xx
e07J~
3 cF4xUIZ !A&>Eeai 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
@ACq:+/Qc zF#:Uc`C5U 下面我们来剥离functor中的operator()
SuFGIb7E 首先operator里面的代码全是下面的形式:
,!oR"b! I|vfxf return l(t) op r(t)
N7mYE return l(t1, t2) op r(t1, t2)
hmr 2(f%U return op l(t)
G?5Vj_n return op l(t1, t2)
4LkW`Sbm return l(t) op
zL/rV< return l(t1, t2) op
(Kb_/ return l(t)[r(t)]
ECr}7R% return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
G)3Q|Vc P|QM0GI 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:
4~J g\@ 单目: return f(l(t), r(t));
+vO;J return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
/DoSU>%hK 双目: return f(l(t));
91ndr@*| return f(l(t1, t2));
c^x5 E`{ 下面就是f的实现,以operator/为例
@"O|[%7e (KnU-E]L struct meta_divide
_tR?WmNH= {
*`~]XM@H template < typename T1, typename T2 >
pMLTXqL static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
.1A/hAdU {
QpiA~4 return t1 / t2;
Oe"nNvu/ }
i.0.oy> } ;
q cGsx2 -DL"Yw} 这个工作可以让宏来做:
dd:vQOF; )h`8</#m{ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
MWJ} template < typename T1, typename T2 > \
e^yfoE<7 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
b&2N7% 以后可以直接用
_Z_R\ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
jkV9$W0 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
[K""6D (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
pI1IDu*_Z fHiS'R v^3s?VD 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
YWF Hv@ ,C}s8|@k template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
<
%{?Js class unary_op : public Rettype
;2[o>73F {
*~Sv\L Left l;
SGK
5 public :
=;~*YD(%/ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
#R*7y%cO ?(Ytc) template < typename T >
=+w!fy typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(Q}ByX {
usR+ZQaA return FuncType::execute(l(t));
j] J-#J }
m"GgaH3, C_S2a0? template < typename T1, typename T2 >
2"IDz01ne typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\Sv8c}8 {
@Io@1[k j return FuncType::execute(l(t1, t2));
'9@AhiNV }
#T++5G } ;
K8RV=3MBLD IZ<Et/3H =B0AG9Fz 同样还可以申明一个binary_op
U88gJ[$ 3@wio[ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
tP4z#0r2 class binary_op : public Rettype
9xaieR {
:pvB}RYD Left l;
=d#(n M* Right r;
[,sm]/Xlc public :
jr/IU=u*v binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
"P
yG;N!W H @5dj} template < typename T >
vOo-jUKs typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
NK6~qWsu {
zx7A}rs3oX return FuncType::execute(l(t), r(t));
PwU<RKAE }
X8y :=k,E m2[]`Ir^@ template < typename T1, typename T2 >
qyzH*#d=Cf typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ko~D;M: {
ujS C return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
w_#C8}2 }
){*9$486 } ;
epgAfx-_OH T'!p{Fbg; HutQx 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
4Q:r83# 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
sGG
q~7 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Cs2kbG_ 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。
lf#5X)V 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
rlY n"3% 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。。。
jEn9T 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
@*BVS'\ 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)
z||FmL{ 下面是修改过的unary_op
||Vx:(d7D& Qt>Bvu Q template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
$kc cM&B class unary_op
;$3epP {
T_[ Left l;
NZz^* Ela hWi2S!*Y public :
m-]F]c=)w< p^ ONJL unary_op( const Left & l) : l(l) {}
o_a' <7\#i |k#EYf#Y template < typename T >
pgPm0+N
struct result_1
!uP8powO {
C5Mpm)-% typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
#j'7\SV } ;
2=,d.1E3d ;gLOd5*0 template < typename T1, typename T2 >
YmD~&J struct result_2
L@.Trso {
kRV]`'u, typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
mc4|@p* } ;
39A|6>-? lib}dk template < typename T1, typename T2 >
p-*{x typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=^z*p9ZB {
+mN8uU~(kx return OpClass::execute(lt(t1, t2));
9Zr6 KA{ }
;H9 W:_ahE R)-~5"}~ template < typename T >
>0?ph<h1[q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
qv[w
1;U" {
GJ:oUi return OpClass::execute(lt(t));
2V*;=cv~z }
MAQ-'s@ Y$_^f*sFn } ;
,(f({l[J} 'p)DJUwt !-t"}^) 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
f|Nkk*9$ 好啦,现在才真正完美了。
>M^:x-mib 现在在picker里面就可以这么添加了:
>sQf{uL *ZIX76y<!A template < typename Right >
iD/+#UTY picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
|h6,.#n {
/ 2MhP=, return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
WBR# Ux }
"n{JH9sA: 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。
l!": s:/' -`$J& YU }!"Cvu ( dh9aR_a b>]UNf"- 十. bind
>^SQrB 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
BZIU@^Q_Y[ 先来分析一下一段例子
+0%Y.O/{ Jl|^^? %S^:5#9 int foo( int x, int y) { return x - y;}
AC!yc(^< bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
nI] zRduC bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
S5r.so 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
^S 45!mSb 我们来写个简单的。
n8JM
0 U- 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
aSI%!Vg. 对于函数对象类的版本:
i=&]%T6Qk )1 QOA template < typename Func >
FGeKhA 8jT struct functor_trait
:w)9(5 {
rr>6; typedef typename Func::result_type result_type;
A@-U#UvN } ;
dj}|EW4 对于无参数函数的版本:
UzW]kY[A< A)&CI6( template < typename Ret >
w|NI d,#f struct functor_trait < Ret ( * )() >
0Qy L}y2 {
*;Cpz[N typedef Ret result_type;
3J8M0W } ;
L uW""P/ 对于单参数函数的版本:
Ucz=\dO1 }PM7CZSq template < typename Ret, typename V1 >
5W=Jn?y2 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
m -0EcA/ {
#99 =wn typedef Ret result_type;
7~;)N$d\ } ;
xrI9t?QaCb 对于双参数函数的版本:
d%K{JkD- "p+JME( template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
]f}(iD struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
X~/-,oV=A {
qnqS^K,': typedef Ret result_type;
Z$%!H7w } ;
nzF2Waa- 等等。。。
\f=kQbM 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
G<]@nP{P f8G<5_!K_ template < typename Func >
-9Ygn_M struct func_return
aj=-^iGG {
/1uGsE+[ template < typename T >
h iK}& struct result_1
F{_,IQ]U {
b$- g"F typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
I!Mkss xc } ;
4N=
gl( oFT1d template < typename T1, typename T2 >
Fc=6*.hy struct result_2
@Kw&XK e` {
{,?Gj@$ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
(y1S*_D
} ;
KHGUR(\Rd6 } ;
f1?%p)C wA6E7vi' -B(p8 YH 最后一个单参数binder就很容易写出来了
1QnaZhu' ):A.A,skf template < typename Func, typename aPicker >
O[z6W. class binder_1
}:QoY Nq {
N vTp1kI] Func fn;
.~TI% aPicker pk;
NG23 public :
W|(<z'S D&pX0 template < typename T >
r;E5e]w*- struct result_1
V#R; -C {
ZI8@ 6 L\ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
E`{DX9^ } ;
Mm1>g~o s6#e?5J template < typename T1, typename T2 >
Ps;4 ]=c struct result_2
)-Z*/uF^ {
Y kvEQ= typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
:nfy=*M# } ;
rq\<zx]au UUa@7|x binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
K$B~vy6E` }lCQ+s! template < typename T >
Qz_4Ms<o typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.[1@wW&L {
*P&lAyt6 return fn(pk(t));
7]i6 Gk
}
8dJ+Ei~M template < typename T1, typename T2 >
GiXs`Yt| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!89hO4 0r {
gvL*]U7 return fn(pk(t1, t2));
S,f#g?V }
woF{O)~X } ;
)J2UNIgN 1/6}E]-F DF-.|-^9I 一目了然不是么?
sP~xe( 最后实现bind
/CbiYm ,]y_[]636 6&L;Sw#Dg template < typename Func, typename aPicker >
@\>7
wt_' picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
+}:2DXy@ {
3df5
e0 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
'-$cvH7_ }
_c-(T&u< 0%,?z`UY 2个以上参数的bind可以同理实现。
CkNh3'<wg 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。
@W~aoq6 W@zuN)U 十一. phoenix
!1A< jL Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
L"0?g(<
5 ,f<J4U:Y for_each(v.begin(), v.end(),
jM-5aj[K (
H
]!P[? do_
;lt8~ea [
uD[T l cout << _1 << " , "
77wod}h!: ]
,DEcCHr, .while_( -- _1),
563ExibH cout << var( " \n " )
N^k&
8 )
7{9M
^.} );
v yt|x5 <'BsQHI 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:
.CNwuN\ 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
aSgKh operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Vock19P 那么我们就照着这个思路来实现吧:
oiD{Z ml!c0< BxZ7Bk template < typename Cond, typename Actor >
kpNp}b8'] class do_while
tZFpxyF
{
'Asr,[]? Cond cd;
@xBO[v Actor act;
<Q`3;ca^ public :
0O-"tP8o template < typename T >
( )f) struct result_1
xD sKb_ {
u1d%wOY typedef int result_type;
02,.UqCz } ;
'tU \~3k eZ0-O /_i do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
EB6X
Yr 7@m+y template < typename T >
}OTJ{eG typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
nE2?3 S> {
BN&}g}N do
c6y>]8_ {
,dVJAV7v act(t);
/FC(d5I }
8HHR while (cd(t));
vo2GFo return 0 ;
@2-;,VL3 }
m}S}fH( } ;
W5~!)Ec :_ =YH+bZ 6s
~!B{Q 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
.])X.7@x 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。
:VLYF$| 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。
Q/*|ADoq 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。
1+Ik\ 下面就是产生这个functor的类:
VUz+_) 0;`+e22 Sq:J'%/z template < typename Actor >
wbh=v; class do_while_actor
GaL UZviJ_ {
9\=SG"e( Actor act;
cqW(9A|8 public :
UnEgsfN do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
!41"`D!1 [;ZC_fD template < typename Cond >
vF>]9sMv picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
(A=Z,ed } ;
Q:T9&_| n.R"n9v` cRNVqMpg 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
GdrVH,j 最后,是那个do_
S2W@;XvV ^\Q%VTM r6:e
423 class do_while_invoker
Y>~jho {
{Ve`VV5E public :
pK"Z9y& template < typename Actor >
!@y/{~Gu do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
[X8EfU} {
#v9+9X`1L return do_while_actor < Actor > (act);
=qL^#h83y }
>J)4e~9EJ2 } do_;
QXl~a%lB U\-.u3/ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
z^WY5~? 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
>&F:/ 最后来说说怎么处理break和continue
?C 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。
?I"?J/zm 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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