一. 什么是Lambda
mI}'8. 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
mgS%YG 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,
@n<WM@|l k*M1m'1 oSxHTbp? .a$][Jny class filler
Jyvc(~x {
qV5ME#TJ public :
ZYg="q0x& void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
^}9Aq $R } ;
[~ fJ/ Ucv-}oa-? HZR~r:_
i 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:
NX$$4<A1 \s[Uq 1'M<{h<sP }nuhLt1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
\07
s'W U 8eL[,uw y!!p:3 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
;[&g`%-H< a Z
^SK|E 7|\[ipVX:3 `XQM)A 二. 战前分析
,_p_p^Ar\4 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。
]ZZ7j 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
JTrxh] j&ddpS(s 4u A;--j for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
?mnwD ]u /* --------------------------------------------- */
$KKrl vector < int *> vp( 10 );
]x! vPIyq transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
?$9C[Kw` /* --------------------------------------------- */
co#%~KqMu sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Z{&PKS /* --------------------------------------------- */
^BW V6 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
s\_
,aI /* --------------------------------------------- */
Ry tQNwv3 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
qd"*Td /* --------------------------------------------- */
}wz )" for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
zS]Yd9;X1 bNj| GIf tvZpm@1 az\;D\\ 看了之后,我们可以思考一些问题:
V\^?V| 1._1, _2是什么?
19h8p>Sx0 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
F(:+[$) 2._1 = 1是在做什么?
^<7)w2ns 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。
%/jmQ6z^ 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。
Fod2KS;g Jy{A1i@4~s 5YJLR; 三. 动工
Lr_+)l 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
@zW'!Ol j?#S M!f e$fxC-sZ c(i-~_ template < typename T >
WADNr8. class assignment
b2duC {
eLM_?9AZ!R T value;
>DpnIWn public :
rQ
LNo, assignment( const T & v) : value(v) {}
pO4}6\1\ template < typename T2 >
p~En~?< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
3T%WfS+ } ;
aa8WRf }r9f}yX9Q 3;@t{rIin 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
6(VCQ{ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
;VNwx(1l` W_ngB[ 7{2knm^ +3!um class holder
M n3cIGL {
ts
aD5B public :
4L(axjMYU template < typename T >
Cir==7A0 assignment < T > operator = ( const T & t) const
48Z{wV, {
[wi " return assignment < T > (t);
FD,M.kbg }
P] ouLjyq } ;
zsc8Lw |r$Vb$z 5JBenTt 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
J#!:Z8b eOE7A'X static holder _1;
9Ld3 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
?x%HQ2` It!PP1$
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
>x eKO2o 而不用手动写一个函数对象。
Da0E) :I1)=8lO ?S36)oZzg oOnk,U 四. 问题分析
H*?U@>UU 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。
3W5|Y@0 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。
3 8m5&5)1F 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
VX2KE@ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
1.4]T, ` 下面我们可以对这几个问题进行分析。
s
'u6Ep/V ^8a,gA8. 五. 问题1:一致性
-"UK NB! 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?|
!LVWggk1 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
P*BA
e%afK@c struct holder
x;?4A J{ {
D\jRF-z //
=hH>]$J[ template < typename T >
kS%FV;9>( T & operator ()( const T & r) const
G29PdmY$< {
lc,{0$
1< return (T & )r;
={o>g' }
!vHnMY~AG } ;
<=l!~~% }3!83~Qbx 这样的话assignment也必须相应改动:
snK$? 9vh *!ZU"q}i template < typename Left, typename Right >
k3da*vwE class assignment
\SHYwD}*Pr {
<!v^Df Left l;
y+)][Wa0 Right r;
3?|Fn8dQR. public :
T2P0(rEz assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
q&B'peT template < typename T2 >
Xw(e@: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Z2_eTC
u } ;
Ou"QUn| f<=
#WV 同时,holder的operator=也需要改动:
G|Yw
a= tx;MH5s/V template < typename T >
H[wJ; l assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Cg
|_) _w {
w}c1zpa return assignment < holder, T > ( * this , t);
[rC-3sGar }
KdHR.;* r :{2}nE 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
9x0B9& 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
(\{9W r /63 return l(rhs) = r;
)mz [2Sfg 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
b8P/9D7K? 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
F #Uxl%h #I|Vyufw template < typename Tp >
LYhgBG, class constant_t
W$O^IC {
*6sB$E_y const Tp t;
"
;_bB"q* public :
!@{_Qt1 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
1&\_|2 template < typename T >
GNS5v-"H const Tp & operator ()( const T & r) const
[u;]J* {
`re]Q0IO return t;
.+t{o[ }
^W5rL@h_ } ;
bo ' a,b;H(em 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
$qYtN`b, 下面就可以修改holder的operator=了
d/!sHr69 "IA[;+_" template < typename T >
c[}h( jkP assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
C'4u+raq {
~Z!xS return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
I&l 1b> }
2+M(!FHfy -l+&Bkf 同时也要修改assignment的operator()
R/R[r> 1)6 \[Op:^S template < typename T2 >
i;;CU9`E2q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
7Te`#" 现在代码看起来就很一致了。
C(Ujx=G+3 "(PJh\S>S 六. 问题2:链式操作
3Q*K+(`{ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
r5%K2q{ 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。
#F@53N 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。
8+{WH/}y8 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 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
UeV2`zIg` [7q~rcf,Z template < typename T >
Ap9CQ h=! struct result_1
B;XFPQ#b {
4j|]=58 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
fIN8::Cs[ } ;
rpu9 M >P-0IC 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:
I gcVl/d IE.JIi^w template < typename T >
b)9bYkd struct ref
wUHuykF {
`Jhu&MWg typedef T & reference;
~z#Faed=a } ;
A^
$9[_ template < typename T >
aF2eGh struct ref < T &>
#~*fZ|sq+3 {
';us;xR# typedef T & reference;
I~y[8 } ;
v^2K=f[nE 28JWQ%- 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
H>AQlO+ J
y5B4t6M( template < typename T >
*X8<hYKZq typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
|UZPn>F~ {
|V bF&*v` return l(t) = r(t);
NlXHOUw)u }
*L7 ZyERs 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
LL|$M;S
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
|0:<Z( g+;m?VJ 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
Uq `B#JI _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
rU`#3}s _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
gd^1c}UZX +5 调用divide的对象返回一个add对象。
))V)]+ 最后的布局是:
GqBZWmAB Add
<iVn!P / \
Sx?IpcPSm Divide 5
1.U5gW/3L / \
uq~$HXdc _1 3
E9TWLB5A)( 似乎一切都解决了?不。
n,}\;Bp 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。
wR
+C> 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。
W- 5Z"m1I 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:
'AU(WHf :td6Mywl template < typename Right >
'bVDm m). assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
iV;X``S Right & rt) const
2Sbo7e {
<seb,> : return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
!PJD+SrG }
2iC7c6hc 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
p'z
fo! 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。
[F{q.mZj 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。
ew
-5VL 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。
O& k+;r 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。
0mk-o 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?
s)X'PJ0&Bs 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:
``KimeA~ 'oSs5lW template < class Action >
k/bY>FY2r class picker : public Action
MebLY $&8 {
F_0vh;Jo public :
&6
.r=,BO picker( const Action & act) : Action(act) {}
s<,[xkMB // all the operator overloaded
QII-9RxX" } ;
O2./?Ye 0Snl_@s Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
UkK`5p<D7 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
@H[)U/. uj#bK
7 template < typename Right >
5%M 'ewu picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
@9S3u#vP {
sbn|D\p return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
\`3YE~7J/ }
"cSH[/ V ':?rEN| Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
zzOc
# / 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
Y&M}3H>E fui;F"+1 template < typename T > struct picker_maker
{jB& e, {
ajB4Lj,:r typedef picker < constant_t < T > > result;
? t<yk(q } ;
d$.t0-lC template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
j)?[S {
'4 T}$a"i typedef picker < T > result;
&Luq}^u } ;
\yDr :f<:>"< 下面总的结构就有了:
}>~';l 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。
$OEhdz&Fi 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。
Q'-g+aN picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
:: IAXGH) 至此链式操作完美实现。
S5B12P i2$7nSQ9 cb|cY Co5 七. 问题3
nO-1^HUl 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
kB~KC-&O ig
G8L template < typename T1, typename T2 >
o[<lTsw< ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`s[77V> {
AcC'hr.N+ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
D}4*Il? }
d@-s_gw #a7 Wx} 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
\X&LrneR"t 7-Bttv{ template < typename T1, typename T2 >
bEx8dc`Q struct result_2
NlLgXn! {
& !0 [T
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
B#Sg:L9Tr' } ;
;yd[QT<I< S#gIfb<D 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
ynkPI6o 这个差事就留给了holder自己。
J*4byu| }?PvNK]", C|"BMam template < int Order >
MZ9{*y[z class holder;
N0U6N< w template <>
T\}? class holder < 1 >
@|A
wT {
c;RB!`9" public :
&dA{ <. template < typename T >
!a
%6nBo struct result_1
s
Yp?V\Y" {
Ekq&.qjYG" typedef T & result;
]*fiLYe9 } ;
&+"-'7 template < typename T1, typename T2 >
2Mqac:L struct result_2
';T=kS<^_ {
5Z
(1& typedef T1 & result;
uLr9*nxd } ;
<\0+*`">g template < typename T >
`8 Q3=^)3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
gD$bn= {
x !)[l; return (T & )r;
m5Q?g8 }
=lyP &u template < typename T1, typename T2 >
y]9PLch]vZ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
AfQ?jKk&{' {
J2tD).G return (T1 & )r1;
^5BLuN6 }
o*\cV6 } ;
'VH%cz* mn5mdrv3WZ template <>
0W}iKT[Z class holder < 2 >
Y@&1[Z {
{R5{v6m_ public :
>J!J: template < typename T >
P1\:hh struct result_1
UXU!sd {
;{@jj0h; typedef T & result;
FPg5!O% } ;
:Ng4?
+@r template < typename T1, typename T2 >
;|nC;D] struct result_2
[X9s\H {
drv"I[}{A typedef T2 & result;
+A3Q$1F } ;
[xaglZ9HNo template < typename T >
4KO2oIR typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
kTCWyc {
Kr;7~`$[ return (T & )r;
K@0gBgN }
g 0=Q>TzY template < typename T1, typename T2 >
e+_~a8 -| typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
^F}HWpF_ {
FNQR sNi return (T2 & )r2;
6[iu CMOZ }
|.8lS3C } ;
6Vq]AQx BK+(Uf;g HizMjJ| 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> >。
@|7Ma/8v 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
-Odk'{nW 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
gWqO5C~h fF~3"!1#\I return l(i, j) = r(i, j);
;'\#+GZ9p 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
J}c`\4gD Hh|a(Zq, return ( int & )i;
O&ur|&v return ( int & )j;
'yrU_k,h 最后执行i = j;
83^|a5 可见,参数被正确的选择了。
ch^tq",1> ;,z[|"y xr }jw $d@_R^]X 'Fe1]B"Y 八. 中期总结
s:4<wmu4= 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
hM":?Rx 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
W0++q=F 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
AX
{~A:B 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
\5k^zGF4o k!%[W,* g91X*$`] @A-*XJNS": CB76 Oyfc! 九. 简化
}!^/<|$= 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
9/La_:K 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
7<'4WHi;@s 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
3]*_*<D 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
3`W=rIMli +-*/&|^等
]w)*8
w.) 2. 返回引用。
m/2LwN =,各种复合赋值等
EPY64{ 3. 返回固定类型。
dWg09 sx 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
#D{jNSB 4. 原样返回。
319 &: operator,
!jV}sp<Xp 5. 返回解引用的类型。
RsY7F; operator*(单目)
`#X\@?'5 6. 返回地址。
0cd`. ZF operator&(单目)
P^1+;dL,D 7. 下表访问返回类型。
x{$~u2| operator[]
,+iREh; 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
L `fDc operator<<和operator>>
pi'w40!: >o#5tNm 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。
T'n~QfU 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
qac4GZ FG?69b> template < typename Left >
RV*7?y%3 struct value_return
JZCRu_M>| {
71nI`.Z template < typename T >
W6b5elH@ struct result_1
{5ujKQOcR {
]3+xJz~= typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
j'z}m+_? } ;
5CSihw/5 -Qt>yzD3 template < typename T1, typename T2 >
i2PPVT struct result_2
D~KEjz!bQ {
hXvg<Rf typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
?5%0zMC } ;
oZ)\Ya= } ;
JWu^7}@~= ^>g7Kg"0 |{KZ< 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
0a#2 Lo i[gq8% 下面我们来剥离functor中的operator()
sj)$o94= 首先operator里面的代码全是下面的形式:
WVP^C71 gC}r$ZB( return l(t) op r(t)
M]S&vE{D return l(t1, t2) op r(t1, t2)
jKOjw#N return op l(t)
y~&R(x~w return op l(t1, t2)
uP'x{Pr) return l(t) op
*3S./C} return l(t1, t2) op
l.DC20bs return l(t)[r(t)]
7?@s.Sz|fV return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
I?).D?o C
*\
=Q 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:
Qx9lcO_ 单目: return f(l(t), r(t));
G8m:]! return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
(6xrs_ea 双目: return f(l(t));
1LgzqRq return f(l(t1, t2));
ZfzUvN&! 下面就是f的实现,以operator/为例
R:=
%gl! m=Z1DJG struct meta_divide
}CR@XD}[ {
N2!HkUy2 template < typename T1, typename T2 >
XO*|P\#^ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
qusX]Tstz {
rt\i@} return t1 / t2;
A4}6hG# }
gAy,uP~, } ;
K_@[% 6K/j,e>L 这个工作可以让宏来做:
{8NnRnzU DE GEr- #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
,S|v>i,@ template < typename T1, typename T2 > \
|Rh%wJ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
*vx!twu1o 以后可以直接用
`@8QQB DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
+="?[: 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
Iz'*^{Ssm (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。。。)
!N6/l5kn 3SRz14/W_R &ukYTDM 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
ZDVz+L|p GqFDN],Wp template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,tdV-9N[O class unary_op : public Rettype
UjNe0jt%s {
wSTy2Oyo; Left l;
b%w?YR public :
[B}$U|V0 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
1^G*)Qn5Df AxD&_G T template < typename T >
kPN:m ow typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
CJ*8x7-t {
YT)jBS~& return FuncType::execute(l(t));
O|t@p=] }
j@jaFsX| (Rqn)<<2 template < typename T1, typename T2 >
7*bUy)UZ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
icq!^5BzL {
nLn3kMl4 return FuncType::execute(l(t1, t2));
b'
1%g}
}
oy I8}s: } ;
5iE-$,7#L efj[7K.h ZzU3j ^ 同样还可以申明一个binary_op
}9w?[hXW" PU0Ha template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
3I87|5V,Z class binary_op : public Rettype
N5>ioJj {
0w'%10"&U+ Left l;
XBd/,:q Right r;
w8!S;~xKI public :
oyQp"'|N binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
.;ptgX ]a4rA+NFLB template < typename T >
89*txYmx typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RAw/Q$I {
idWYpU>gC return FuncType::execute(l(t), r(t));
jQ &$5&o }
SE%B&8ZD m+y5Q&;f template < typename T1, typename T2 >
AE1EZ# typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5)g6yV' {
{)E)&lL return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
B d#D*"gx }
[,A*nU$ } ;
,{"%-U#z )bJS*# vbH?[Zr? 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
$a'n{EP 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
OEz'&))J DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
(9!$p|d* 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。
A*;I}F 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ya[][!.G 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。。。
MHh>~Y(h 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
]njObU)[zr 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)
H7&>c M 下面是修改过的unary_op
=o g5Mh, x|>N template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
gIGyY7{(s8 class unary_op
~s#vP<QHa {
wR)U&da`@ Left l;
b`?$;5 oMM+af public :
ZCdlTdY i98>=y~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
B=E<</i `zD]*i( template < typename T >
M4MO)MYJ struct result_1
8ZmU(m {
T8nOb9Nrj typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ZbmBwW_ 7 } ;
!Ee#jCXS Nqf6CPXE template < typename T1, typename T2 >
0)@7$Xhf struct result_2
dj>ZHdTn {
PtfxF]%H typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
[^oTC; } ;
xqP DL9\ r&$r=f< template < typename T1, typename T2 >
dvPK5+0W? typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2n/cqK {
3aD\J_ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
0l.\KF }
XTzz/.T;Z ^0 zWiX template < typename T >
,C4gA(')K typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|wef [|@% {
= JE4C9$, return OpClass::execute(lt(t));
{jnfe}] }
adi^*7Q] ) :`Nh}Ka0 } ;
3&39M& dm;C @.ML n'WhCrW 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
6),U(e% 好啦,现在才真正完美了。
puv/+!q 现在在picker里面就可以这么添加了:
=f{)!uW<4 vKX6@eg" template < typename Right >
VLLE0W _] picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
d&N[\5q {
rMV<}C ^ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
3Ryae/Nk }
@;^7kt 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。
|.asg o@o0V 8`I/\8;H'p zO@7V>2 &]d-R 十. bind
Wciw6.@ 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。
bcVzl]9 先来分析一下一段例子
-#TF&- at N%csA0 kNqIPvuMr int foo( int x, int y) { return x - y;}
MLd*WpiI. bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
L%hVts' bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
1Tb'f^M$ 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。
XGs
d"UW 我们来写个简单的。
ZxvqLu 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
[,@gSb|D? 对于函数对象类的版本:
r~<I5MZY &Fw8V=Pw template < typename Func >
[ X7LV struct functor_trait
+{eZ@ {
cH==OM7&- typedef typename Func::result_type result_type;
KNI* : } ;
?3=D-Xrb 对于无参数函数的版本:
])v,zp"u Y6&B%t<bo template < typename Ret >
zi7>!#( struct functor_trait < Ret ( * )() >
,JLY
oE+ {
E#5$O2b# typedef Ret result_type;
Rt%3\?rf } ;
X+R?>xq{=h 对于单参数函数的版本:
wZAY0@pA I: j!A template < typename Ret, typename V1 >
lZ\Si struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
G!%Cc0d"7 {
1cA4-,YO> typedef Ret result_type;
vk^ /[eha } ;
(Lp$EC&%6 对于双参数函数的版本:
;z>?-
j Z`W@Od$f template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
v/1&V+"^kd struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
^GS,4[)H {
Boi?Bt typedef Ret result_type;
{}Q A#:V } ;
u'm[wjCjc 等等。。。
?E6*Ef 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
J&vmW}& A_:YpQ07@ template < typename Func >
}@+{;" struct func_return
W5&;PkhQ6 {
o<pb!]1 template < typename T >
G`Ix-dADJm struct result_1
!yfQ^a_O {
gG>|5R0 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
o<J_?7c~} } ;
|=xK-;qs g_T[m* template < typename T1, typename T2 >
*.+Eg$'~V struct result_2
dx<KZR$!V {
yv2&K=rZp typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[6$n } ;
t9Sog~:' } ;
Z>O2 t7(#Cuv- dHAI4Yf4U 最后一个单参数binder就很容易写出来了
<<ze84E K~U5jpc template < typename Func, typename aPicker >
I_h8)W class binder_1
cTq}H_hC {
Zy<gA > Func fn;
s={jwI50 aPicker pk;
V~9s+> public :
3ZAPcpB2 ^hMJNy&R template < typename T >
X}-)io struct result_1
<8'-azpJ6< {
szDd!(&pv typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
L{2KK]IF } ;
byyzXRO; 2G(RQ\Ro* template < typename T1, typename T2 >
3BSJ|o<"= struct result_2
QoU0>p+2 {
NI1jJfH|l typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
9"jhS0M } ;
Kt 0
3F$ gbl`_t/ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
}8zw| (GR, nWyn}+C- template < typename T >
i8kyYMPP typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?xb4y=P7 {
'5*8'.4Sy return fn(pk(t));
!^,<nP }
BnB]]<gO" template < typename T1, typename T2 >
)PU_'n=> typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
` !JcQ'u {
h"/y$ return fn(pk(t1, t2));
{e1akg. }
AwC"c ' } ;
LXGlG 7a0kat'\ Q#Vg5H4 一目了然不是么?
V"r2 t9A 最后实现bind
OH* (PM!{u= MoFAQe template < typename Func, typename aPicker >
tr<iFT}C picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
.[qm>j, {
9(CY"Tc3 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
T+0Z2H }
"E6*.EtTN# c^?+"7oO0 2个以上参数的bind可以同理实现。
A:?|\r 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。
lV*dQwa?i E76#xsyhF 十一. phoenix
saj%[Gsy Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
`F^~*FnR,B uE}A-\G for_each(v.begin(), v.end(),
{tN?)~ZQ (
3G;#QK-c do_
-%g$~MZ?' [
5g$]ou cout << _1 << " , "
k^Gf2%k ]
O\"k[V?.V .while_( -- _1),
zo^34wW^ cout << var( " \n " )
p1blPBlp )
|@+/R .l );
S]O0zv^} $BPTk0Y 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
J$/'nL<{^ 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
3 cb$g operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
65>1f 那么我们就照着这个思路来实现吧:
;4!,19AT UrP jZ:K' He}uE0^ template < typename Cond, typename Actor >
G%RL8HU class do_while
,8Yc@P_O {
&Se!AcvKF Cond cd;
?4^8C4 Actor act;
+IM:jrT( public :
],3#[n[ m template < typename T >
8q5
`A Gl struct result_1
7@6B\':
{
[2 yxTK typedef int result_type;
g9XAUZe } ;
/ta5d;@ /|HVp do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
t
5{Y' a#k=!
W template < typename T >
gI/#7Cr typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&>T7]]) {
I=DvP;! do
3`mM0,fY {
z5|m`$gy act(t);
ALOS>Bi& }
icw (y(W while (cd(t));
c2,;t)%@E return 0 ;
Cr a@ }
\d&/,?,Ey } ;
I/&uiC{l@ f0h^ULd v[*&@aW0n 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
g:yUZ;U 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。
5x}XiMM 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。
))<1"7D^^ 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。
Q6e;hl 下面就是产生这个functor的类:
O5lP92], *Bj7\8cKC VGPBD-6) template < typename Actor >
{$ (X,E class do_while_actor
n-5@<y^ {
rZt7C(FM$7 Actor act;
-{=c T?"+ public :
@8jc|X<A do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
2=[de Qs D#pZN,' template < typename Cond >
5e|2b] f$ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
u[>hs
\3k } ;
]-D&/88`` 1;Q>B>6 ]%4rL
S 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
@TWt M# 最后,是那个do_
[Dv6z t> |rhCQ"H pVGH)6P>| class do_while_invoker
ER)<Twj {
P_Bhec|#fT public :
[&B}{6wry template < typename Actor >
@=0O'XM do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Y2B",v" {
M
}H7`,@I return do_while_actor < Actor > (act);
2!y %nkO* }
vvDaL$ } do_;
`H7V[' 4NN81~v 4 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
\kQ@G 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
)HFl 0[vT 最后来说说怎么处理break和continue
mK);NvJ! 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。
JBCJVWUt 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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