一. 什么是Lambda
X(;WY^i! 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
l(Uwci 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,
u y13SkW fjqd16{Q gq.l=xS 2zkOs: class filler
m :2A[H+ {
cJ'OqV F public :
I(qFIV+HR void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
R-Gg= l5 } ;
d M;v39 4
udW6U rouaT 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:
=A_fL{ SM !{b4+!@p n"Wlfd0 |+Tq[5&R for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Am"&ApK PeJIa
%iE Cq}E5M 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
:c9 H2 sV]I]DR rw[Ioyr- mpd?F'V 二. 战前分析
a" L9jrVrw 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。
gvFCsVv<{ 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
cT
nC )h0b}HMW) *eMMfxFl for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/])P{"v$^ /* --------------------------------------------- */
YVPLHwh/5 vector < int *> vp( 10 );
/z: mi transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
H`rd bE /* --------------------------------------------- */
plM:7#eA sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
?$VkMu$2k /* --------------------------------------------- */
KY\=D 2m int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
<,y> W! /* --------------------------------------------- */
_IWLC{%V for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
sGc.;": /* --------------------------------------------- */
@I#uv|=N for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
a`>H69(bU R$;TX^r'o& \r"gqv)^ e(Rbq8D 看了之后,我们可以思考一些问题:
U_WO<uhC 1._1, _2是什么?
WWATG= 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。
L2OR<3*|Av 2._1 = 1是在做什么?
/y(0GP4A 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。
*q+X?3 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。
I+
Y{_yw"f ],Yy)<e. |qBcE 三. 动工
>T-4!ZvS\j 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
dg_w$# }b/P\1#z W6B"QbHYz zE~Xxp template < typename T >
x_r*<?OZ class assignment
#/{3qPN?@ {
x,ZF+vE T value;
Hz)i.AA 4 public :
Xt
+9z assignment( const T & v) : value(v) {}
M=3gV?N template < typename T2 >
2f620 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
bc3`x1)\^ } ;
+wf9!_' [bRE=Zr$Ry # 1dg% 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
:Qhrh(i 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
);kD0FO1| U_l9CZ Np aS2q-d ESYF4-d+ class holder
Qj*.Z4ue {
Dp!91NgB p public :
:q?#$? template < typename T >
x0WinLQ assignment < T > operator = ( const T & t) const
ZvMU3])u {
N$x&k$w R return assignment < T > (t);
EC 1|$Co }
s^K2,D]P } ;
;lvcg)}l xiDgQTDz M X8|;t 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
Hf\sF(, ( K/K-u static holder _1;
Fj]06~u Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
b $JS| bwH[rT!n for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
CH&{x7$he
而不用手动写一个函数对象。
.Z
67 Fxc_s/^=t O9p s?{g n:P:im?,y* 四. 问题分析
&lLfVa-l 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。
3%5a&b 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。
v"W*@7<`S 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
M/dgW`c 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
f&mi nBU 下面我们可以对这几个问题进行分析。
<r.QS[:h yDwh]t 五. 问题1:一致性
7HBf^N. 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?|
W(R~K - 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
^9:`D@Z+ .<F46?HS struct holder
bXOKC {
O~6%Iz` //
]i@73h YT template < typename T >
PPr Pj^%z= T & operator ()( const T & r) const
d]`6N {
|w}j!}u return (T & )r;
LwK]fFtu }
H8FvI"J } ;
o+'|j#P VMRfDaO9 这样的话assignment也必须相应改动:
d\l{tmte 9<.O=-1~ template < typename Left, typename Right >
3Iv^ class assignment
.R)P
|@z L {
H3<tsK=: Left l;
WSu6chz) Right r;
i[IFD]Xy!j public :
-smN}*3[ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
z R?R,k)m template < typename T2 >
A-T-4I T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
qBX_v5pvVA } ;
t4_yp_ 6/mz.,g2 同时,holder的operator=也需要改动:
aC\f;&P> ['=O>YY template < typename T >
0BlEt1e2T assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
LJ/He[r|[ {
pqb'L] return assignment < holder, T > ( * this , t);
$qQYxx@ }
{x_.QWe5 (4cdkL 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
FT-.gi0 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
eyD V911 UrizZ5a return l(rhs) = r;
MONX&$ 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。
<J&S[`U! 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
sX%n` L pD%(Y^h? template < typename Tp >
[! $NTt_ class constant_t
**hQb$ {
Kq3c Kp4 const Tp t;
c a_mift public :
8@m$(I+ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
,*XB11P template < typename T >
1l$Ei,9 const Tp & operator ()( const T & r) const
d2`g,~d {
\sAaVdZJH( return t;
q,, }
U|}
?{x } ;
O:wG/et o6[.$C 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
~(^P( 下面就可以修改holder的operator=了
Food<(!.> Lb/GL\J) template < typename T >
Gaix6@X6' assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
oFWb.t9< {
1#A$&'&\J; return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
@L3XBV2 }
)!"fUz$ AoS7B:T;! 同时也要修改assignment的operator()
)\akIA _?
gCOr template < typename T2 >
ljKIxSvCFp T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
a `R%\@1 现在代码看起来就很一致了。
L.HeBeO _ox+5?> 六. 问题2:链式操作
j7~FR{:j 现在让我们来看看如何处理链式操作。
FH~:&; 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。
h[mT4e3c 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。
v-{g 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。
o!M8V ^vW 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
9ddrtJ] k;l3^kTy template < typename T >
6X \g7bg struct result_1
KNVu[P)rv {
G*CPj^O typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
mJSfn"b}K } ;
^jL '*&l f>N DtG.6 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:
T`&zQQ6F' ;k <dp7^ template < typename T >
^D+J
k8 struct ref
\2\{c1df {
n#(pT3&
typedef T & reference;
R_!.vGhkN } ;
Xh9QfT , template < typename T >
/I%z7f91O struct ref < T &>
3Ua?^2l {
HlGSt$woX typedef T & reference;
-o ).< } ;
qe0 D[L WXQ@kQD 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
*1)>He$qL !}&|a~U@`k template < typename T >
PYkhY;* typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
+9_Y0<C {
S_ATsG*( return l(t) = r(t);
=X$ ieXq| }
y4^u&0}0$ 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。
/R#zu_i 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
DR#" 3 hG1:E:} 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
/_C2O"h _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Q0U~s\< _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
wI.aV> +5 调用divide的对象返回一个add对象。
&LLU@ | 最后的布局是:
|2(q9j Add
Rlq7.2cP / \
Sc<dxY@w7- Divide 5
zm_8a!.
/ \
xTHD_?d _1 3
WTSh#L 似乎一切都解决了?不。
-C=0Pg]ga 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。
0Hnj<| HL 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<7!U:2m 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:
)x.%PUA pKSCC"i&j template < typename Right >
W`>|OiuF assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
u$nzpw0=H Right & rt) const
l<=;IMWd {
o@meogkL return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
O. * 0;5 }
e"
v%m'G 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
!<[+u 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。
mqSVd^ 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。
L}Z.FqJ 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。
]2AOW}= 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。
~1G^IZ6 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?
]!hjKu" 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:
'xW=qboOp }Fe~XO` template < class Action >
'E|%l!xO class picker : public Action
!:(+# {
{cK<iQJ public :
)V1XL picker( const Action & act) : Action(act) {}
OSu&vFKz // all the operator overloaded
q;{(o2g } ;
V?mP7 |x}TpM;ni 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。
ghQ B 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:
[ 8Ohg ]ch=@IV template < typename Right >
6)INr,d picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
zJDHDr {
P{Nvt/% return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
wE
.H:q4& }
HE}0_x. pW]j.JM Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
JVAyiNIH>M 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。
mWviWHK 1?'4%>kp template < typename T > struct picker_maker
/~LE1^1&U {
,np=m17 typedef picker < constant_t < T > > result;
/|EdpHx0 } ;
Nd(,oXa~ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
_}[
Du/c {
gM96RY typedef picker < T > result;
t{})6 } ;
jcCAXk055 ( 5LCy?-6 下面总的结构就有了:
PT>b%7Of 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。
1_Yx]%g< 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。
eMGJx "a picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
>}SEU-7&\ 至此链式操作完美实现。
f 3UCELJ !vz'zy)7 LnR>!0:c 七. 问题3
Du_5iuMh 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。
M=,pn+}y> IMM;LC%rD9 template < typename T1, typename T2 >
+wi=IrRr ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0["93n}r {
3kxo1eb
return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
D||0c"E }
Nm)3 ~,lt^@a 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:
'_v~+ e-dkvPr template < typename T1, typename T2 >
@.;+WQE struct result_2
F5?S8=i {
p]aEC+q typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
c7mKE`
} ;
/pMOinuO :jTSOd[r 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?
>axeUd+@i 这个差事就留给了holder自己。
ZTR9e\F M 5#wz0 }UyQGRZ= template < int Order >
'/O:@P5qY class holder;
8maWF.xq template <>
snaAn?I4 class holder < 1 >
CX]1I|T5 {
Q}#Je.; public :
ny-:%A template < typename T >
>)M{^ struct result_1
e:O,$R#g {
]\*^G@HA2 typedef T & result;
0B.Gt&Oal } ;
vF^d40gV template < typename T1, typename T2 >
?V6,>e_+ struct result_2
v,<14w {
YTTyMn typedef T1 & result;
aAjl
58 } ;
XIwJhsYZ'9 template < typename T >
K<P d.: typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
aHN"I
{
bYsX?0T!p return (T & )r;
fo ~uI(rk }
l<6GZ template < typename T1, typename T2 >
=RB
{.% typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Z- feMM {
xF8r+{_J) return (T1 & )r1;
qFm w9\Fn }
9q'&tU'a=c } ;
(=j;rfvP {SV/AN template <>
C hF~ class holder < 2 >
wQSan&81Q {
kX8C'D4 gX public :
/p
!A:8 template < typename T >
7ws<' d7/ struct result_1
/h>g-zb {
uSfHlN4l typedef T & result;
G4(R/<J,BQ } ;
}Ulxt:} template < typename T1, typename T2 >
%jL^sA2;c+ struct result_2
u`'"=Y_E {
\V-N~_-H typedef T2 & result;
}a;xs};X; } ;
?~o`mg template < typename T >
Mq\=pxC@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
p#$/{;yy {
R,3cJ
Y_% return (T & )r;
rI>x'0Go* }
FJ3S
template < typename T1, typename T2 >
YPGM|| typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
JV~
Dly> {
1Dr&BXvf]8 return (T2 & )r2;
%axr@o[ }
+(*HDa| } ;
t'eaR- q;68tEupR CV0id&Nv 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> >。
Kn^+kHh: 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
0x<ASfka 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
UyRy>:n S70#_{ return l(i, j) = r(i, j);
1ui)Hv=h* 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
d]0:r]e &qbEF3p^@ return ( int & )i;
_*AI1/>` return ( int & )j;
*'?ZG/ ( 最后执行i = j;
}2]|*?1, 可见,参数被正确的选择了。
%M96m TnQ>v{Rx JSB+g; Z:{|
?4 wa[L[mw 八. 中期总结
vaeQ}F 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:
naR< 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
/5sn*, 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
4
{M 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
8c) eaDu Y#@D%
a 8 )+L|<6J XA @V
' HX Z' i@;^=A e(s0mbJE 九. 简化
q|ce7HnK 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 /:0 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
K9@.l~n 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:
& R_?6*n 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
&h/r]KrZ +-*/&|^等
J'2 Yrn 2. 返回引用。
at?I @By =,各种复合赋值等
+JI,6)Ry 3. 返回固定类型。
TyV~2pcN 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
sV#%U%un 4. 原样返回。
'ayb` operator,
L]MWdD 5. 返回解引用的类型。
?q`i
MiN operator*(单目)
R([zlw~B5 6. 返回地址。
z6w'XA1_+t operator&(单目)
~B[e*|d 7. 下表访问返回类型。
- ;gQy[U operator[]
hj1;f<'
U 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
eZ:iW#YF operator<<和operator>>
pJFn
8&!J uzxwJs'fz 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。
,Mw93Kp
Va 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
4Wgzp51Aq! pT=^o template < typename Left >
to:
;:Goa struct value_return
0y|1@CS {
X QLP|v;" template < typename T >
~2>A dp struct result_1
c!HGiqp {
8Ze>
hEG typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
,~cK]!:>s } ;
n#}@|"J v9H
t~\> template < typename T1, typename T2 >
Hx6ODj[- struct result_2
I'IFBVhaYn {
(LsVd2AbR typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
U~=?I)Ni } ;
XcNL\fl1 } ;
zx<t{e7 K3vZ42n ^GV'Y 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
9wCgJ$te 9+y&&;p 下面我们来剥离functor中的operator()
0fstEExw 首先operator里面的代码全是下面的形式:
3]1 !g6 PI L)(%X return l(t) op r(t)
\\EX'L return l(t1, t2) op r(t1, t2)
(su7*$wV return op l(t)
_886>^b@ return op l(t1, t2)
LS*L XC return l(t) op
KPy)%i return l(t1, t2) op
KRGj6g+ return l(t)[r(t)]
o,j_eheAM return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
`~\SQ EY$ l'<&H#A;' 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:
Z[[*:9rY| 单目: return f(l(t), r(t));
kj|Oj+& return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
#<Y3*^~5d 双目: return f(l(t));
[3=Y 9P: return f(l(t1, t2));
$-^&AKc 下面就是f的实现,以operator/为例
gHh(QRA r=.@APZB struct meta_divide
{_W8Qm`. {
\a0{9Xx F template < typename T1, typename T2 >
_LgP static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
]Ls T {
7]So=%q return t1 / t2;
#5y+gdN }
y)LX?d } ;
A/9<} m cl#XiyK> 这个工作可以让宏来做:
i+QVs_jW p".wqg*W #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
c{`!$Z'k< template < typename T1, typename T2 > \
MZ0cZv$v!~ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
RJ3uu NK7 以后可以直接用
5WHqD!7u DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
C3.]dsv: 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
P$Yw'3v/ (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。。。)
G \a`F'Oo `"'u
mIz "Cvr("'O 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
hG`@#9|f Q7`)&^
Hx template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
nT4Ryld class unary_op : public Rettype
V@RdvQy {
2T%sHp~qt Left l;
0 GFho$f public :
/Xc9}~t6 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
g~|vmVBua &RuTq6)r template < typename T >
ADxje%!1O typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Xsn M} {
4uE)*1 return FuncType::execute(l(t));
Y1AZ%{^0a }
v}5YUM0H ` lV3k4i RH template < typename T1, typename T2 >
@ZYJY typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
FwKY;^`!d {
>sAaLR4 return FuncType::execute(l(t1, t2));
sm?b,T/ }
^v5]Aq~X } ;
c9@3=6S/ 'lEIwJV$ GM8>u O 同样还可以申明一个binary_op
%#EzZD |
h "$ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
toj5b;+4F class binary_op : public Rettype
qxyY2& {
5Uhxl^c Left l;
ME)='~E Right r;
$6ucz' public :
Y[VXx8"p binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
,\\=f#c= %y_pF?2@q template < typename T >
&eO.h%@ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
p.MLKp-' {
qUg/mdv& return FuncType::execute(l(t), r(t));
"9X(.v0ze }
xVI"sBUu p_zVrlVb template < typename T1, typename T2 >
b9wC:NgQx typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*Br
}U {
:vS/Lzk return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
!K= $Q Uq }
.'l3NV^{ } ;
8t7r^[T [%/B"wTt WU/5i 8 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
ht+wi5b 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
39~WP$GM DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
<)J@7@!P 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。
:.{d,)G 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
|<1A<fU8a 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。。。
/7a3*a 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
|1<B(iB'{/ 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)
l Ny<E!0 下面是修改过的unary_op
+,i_G?eX W=#jtU`:5 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
8@6*d.+e class unary_op
3EA_-? {
. 7Pp'-hK Left l;
gA5DEit ZXbq5p_ public :
hy~KY6Ta O!F"w!5@ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
h-m0Ro?6 11!4#z6w template < typename T >
F"tM?V.| struct result_1
{=Py|N\\t {
Idj Z2)$
typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
UU#$Kt*frR } ;
p@?(m/m$ GIK.+kn\ template < typename T1, typename T2 >
N>@.(f&w struct result_2
kWbY&]ZO {
u)D!Rh V& typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
,M\/[_: } ;
0zjGL7 {PL,3EBG template < typename T1, typename T2 >
])zpx- typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9q^7%b, {
tK\$LZ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
x
;]em9b }
&';@CeK s21)*d template < typename T >
q}&+{dN\1 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
JgldC[|7 {
kPnuU! return OpClass::execute(lt(t));
;tZ 8Sh) }
woU3WS0 fa/p } ;
1n $ r"lh\C| r+MqjdXG 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
]mi)x63^ 好啦,现在才真正完美了。
1| xKb(_l 现在在picker里面就可以这么添加了:
;FjI!V %bhFl,tL template < typename Right >
*x. gPG picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
y$?O0S%F {
7$:Jea return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
x=Ez hq]X }
T"Nnl(cO_ 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。
dQ Ao~]B H4e2#]*i7 &$pA,Gjin\ U9//m=_ u$1^= 十. bind
j1dz'G}hj 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。
^aL> /'Y#| 先来分析一下一段例子
A)f/ww)Q Ozc9y y!% E._ [P/PB int foo( int x, int y) { return x - y;}
h56s ~(?O bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
lp]q%P bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Eqt>_n8 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。
3;EBKGg| 我们来写个简单的。
NJ!}(=1|K 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
tqOx8% 对于函数对象类的版本:
`AELe_ hmtDw,j template < typename Func >
9h^TOZK) struct functor_trait
:J6FI6 {
%A;s3]V typedef typename Func::result_type result_type;
5ZHO+@HiFH } ;
:j%
B(@b 对于无参数函数的版本:
!Ka~X!+\ / ,
.rUn1 template < typename Ret >
[IW6F struct functor_trait < Ret ( * )() >
m_>~e}2'A {
+8V| typedef Ret result_type;
kX]p;C } ;
7#iT33(3 对于单参数函数的版本:
C)qP9uW \G &q[8F\ template < typename Ret, typename V1 >
9 kS;_(DB struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
<<9Y=%C+ {
{c:ef@'U typedef Ret result_type;
h5m6 )0" } ;
3ocRq
%%K 对于双参数函数的版本:
u&ozc 2HJGp+H template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
"0l7%@z*)q struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
d`4@aoM {
qy~@cPT typedef Ret result_type;
( 0Z3Ksfj1 } ;
G@]|/kN1y 等等。。。
lIL{*q( 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
,V:RE y Ry iS template < typename Func >
4\EvJg@Z. struct func_return
1'g{tP"d {
AA0zt N template < typename T >
vE+OL8 V struct result_1
$;%dQ!7* {
Z8 _QKw> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
TANt*r7 } ;
7u7 <"?v= #o-CG PE template < typename T1, typename T2 >
;
+E@h=? struct result_2
U?Icyn3q0 {
HFd>UdT% typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
4 jeUYkJUM } ;
Pxm~2PAm } ;
o+Kh2;$) ;P4tqY@ ym)`<[T 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Z
]WA-Q6n ec` $2u template < typename Func, typename aPicker >
j;b<oQH class binder_1
';bovh@* {
pu*vFwZ Func fn;
nob^
I5? aPicker pk;
*!y.!v* public :
ku}I;k | |+MV%QG; template < typename T >
a,N?GxK~ struct result_1
|E)IJj
3 {
+tXOP|X typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ly]n2RK } ;
R?Or=W)i KGm"-W template < typename T1, typename T2 >
grhwPnKl struct result_2
qm)KO 4 {
(g@e=m7Q typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
k98}Jx7J)" } ;
R]Q4+ d>Z{TFY binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
q(yw,]h]{ NX(.Lw} template < typename T >
FT*
o;&_QS typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;U|^Tsuc` {
h?:lO3)TL= return fn(pk(t));
zAxwM-` }
q#RVi8(' template < typename T1, typename T2 >
WqC6c&NM typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ek ,s6B)'d {
f9FsZD return fn(pk(t1, t2));
hsQrHs'k }
?eb2T`\0Q } ;
a]465FY "]nbM}> D>O{>;y[
一目了然不是么?
uv2!][ 最后实现bind
I^{PnrB p5~;8Q7 swVq%]')" template < typename Func, typename aPicker >
96Tc:#9i picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Dc[Qu?]LM {
I$neE"wW return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
oWpy^=D_ }
S`"M;%T U jC$Mi`O 2个以上参数的bind可以同理实现。
BV&}(9z 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
LTY@}o]\U h<9h2 十一. phoenix
h(I~HZ[K&T Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
d+|8({X]D8 gtHk1 9 for_each(v.begin(), v.end(),
Z<|caT]Q( (
P$)9osr do_
x
c-=;|s [
56o?=| cout << _1 << " , "
dxkXt k ]
&Sc}3UI/F .while_( -- _1),
c(bh i cout << var( " \n " )
y= ILA )
@Ns^?#u~ );
m4nJ9<- xnu|?;.}! 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:
eN%Ks 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
Y:VM5r) operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
I/GZ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
%f@VOSs C/[2?[ OZ_'&CZ template < typename Cond, typename Actor >
~R) Km`t class do_while
S[NV-)r= {
r&\}E+ Cond cd;
Ah &D5,3 Actor act;
COj50t/ public :
Ckvm3r\i2 template < typename T >
mB#`{|1[ struct result_1
;X\>oV3# {
9h$-:y3 typedef int result_type;
>U9!KB } ;
LIVVb"V|, /PIU@$DV do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
A"C%.InZ :f^O!^N template < typename T >
\nx^=4*yk typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Xt8;Pl {
i<1w*yu do
P,~a'_w:|D {
qEf)TW( act(t);
9GkG' }
s iv
KXd while (cd(t));
.$4DK* return 0 ;
5<a)SP 0 }
GA6Z{U{XS } ;
tB[(o%k d+ih]? !?ayZ5G([ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
#joU}Rj| 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
,US~p_M! 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
"~7| !9< 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
*=S\jek 下面就是产生这个functor的类:
4^alAq^ PKfxL}:"8 =o _d2Ak template < typename Actor >
^=D77 jS class do_while_actor
_ZD)#? {
+B_q? 6pR Actor act;
Roy`HU
;0a public :
rQ*'2Zf'< do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
ui7 0| nUhD41GJ template < typename Cond >
-j]r\EVKS picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
`U!eh1*b } ;
ED"5y Y#{KGVT< ',6QL4qV/ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
< W/-[ M 最后,是那个do_
=t&B8+6 n1uJQt v2EM| Q xp class do_while_invoker
w>H!H6Q {
p4Vw`i+DnH public :
'iMI&?8u template < typename Actor >
,$vc*}yI0 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
4VaUa8 D {
x;Dr40wD@y return do_while_actor < Actor > (act);
u/y`M]17 }
<s+=v! } do_;
AWQwpaj- dm.?-u;C 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
*-_` xe 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
):LJ {.0R 最后来说说怎么处理break和continue
IDE@{Dy 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。
#B`"B 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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