一. 什么是Lambda
Y);=TM6s 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
< %Y}R\s? 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,
=~gvZV-< 9YGY,sx JXxwr)i Xa&kIq}(g class filler
/wv0i3_e
{
<3
uNl public :
~#/ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Dp:BU|r } ;
vQ.R{!",> EM_d8o)`B gM]:Ma 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:
Y-9I3?ar c@Is2
9t* l-3~K-k<@ 18Emi<&A for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
e+|sSp A p<%d2@lp 4ppz,L,4 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
JGZBL{8 I =#$8l.* I+(nu47ZT qgB_=Q#E 二. 战前分析
@F>D+=hS 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
[>9is=>o. 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
gDzK{6Z} u&e~1?R YkADk9fE for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
A}w/OA97RO /* --------------------------------------------- */
?A0)L27UE& vector < int *> vp( 10 );
O0:q;<>z transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
|BYRe1l6l /* --------------------------------------------- */
ykJ>*z sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
C,zohlpC /* --------------------------------------------- */
7$#u int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
kf9X$d6 /* --------------------------------------------- */
=|9!vzG4 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
3$/IC@+ /* --------------------------------------------- */
';"VDLb3 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
MOC/KNb YZ7.1`8 =lSNs 7Yy ; 看了之后,我们可以思考一些问题:
/V By^ L: 1._1, _2是什么?
ABkl%m6xf 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。
"jCu6Rj d 2._1 = 1是在做什么?
<Z$J<]I 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。
3gzXbP, 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。
yQrD9*t&g 7:~_D7n q\)-BXw: 三. 动工
T{'RV0%
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
0\$2X- c 1x^GWtRp D'4\*4is HT@=evV template < typename T >
V)4J`xg^ class assignment
4K74=r),i {
*ui</+ T value;
6B-16 public :
t,'<gI assignment( const T & v) : value(v) {}
JtZ7ti template < typename T2 >
=M-p/uB] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
wY}@'pzX } ;
s^SJY{ ]^]wP]R_ =H~j,K 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
u:EiwRW 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
`X8F`5&U\f V.Mry`9- TC"<g QW"! (`K class holder
7Lt)nq-b {
I:.s_8mH} public :
%znc##j)q template < typename T >
v,t:+
!8 assignment < T > operator = ( const T & t) const
]R *A {
@PU [:; return assignment < T > (t);
PW4q~rc=: }
0$njMnB2l } ;
#;<Y[hR{P @|r{;' F}zDfY\- 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
I_BJH'!t ~s{$WL& static holder _1;
svSVG:48 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
E'8;10s
bZ6+,J for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
g78^9Y*1 而不用手动写一个函数对象。
E.f%H(b Ep}s}Stlr} uw7zWJ
n tVjsRnb{ 四. 问题分析
M(fTKs 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。
s @C}P 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。
=Sv/IXX\di 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
<uJ@:oWG7 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
|g~ZfnP_% 下面我们可以对这几个问题进行分析。
\DzGQ{`~m yHGADH0B 五. 问题1:一致性
+n)9Tz5 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?|
(#'>(t(4 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
@@%ataUSBT q*KAk{kR(v struct holder
16 $B> {
;nGa.= "L //
o}!PQ#`M template < typename T >
ME dWLFf T & operator ()( const T & r) const
UI#h&j5pW {
/E>e"tvss return (T & )r;
[!z,lY> }
u4j5w } ;
Q20%"&Xp] he4(hX^ 这样的话assignment也必须相应改动:
CWlw0X M`>E|"< template < typename Left, typename Right >
1"g<0
W class assignment
g5yJfRLxp {
]?*wbxU0 Left l;
r3Ykz%6 Right r;
/o[w4d8 public :
Q;u pau assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
z @Y;r=v template < typename T2 >
Vc2`b3"Br T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
m2o0y++TjW } ;
]tD]Wx% 3u;oQ5<(v 同时,holder的operator=也需要改动:
=}*0-\QG <qSC#[xu template < typename T >
Dj +f]~ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
3 Y &d= {
"fI6Cpc return assignment < holder, T > ( * this , t);
0mnw{fE8_ }
c:0L+OF}xY JO;Uus{? 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
w@b)g 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
(?c-iKGc ! z**y}<T return l(rhs) = r;
P'2Qen* 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
E3i4=!Y 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
6-I'>\U~ !?XC1xe~R template < typename Tp >
+H.`MZ= class constant_t
FtZ?C@1/ {
;]iRk const Tp t;
-%~4W? public :
liZxBs
:%i constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
q@&6#B template < typename T >
#?E"x/$Y6 const Tp & operator ()( const T & r) const
9FvFhY {
g*Phv|kI return t;
'7/)Ot( }
B6"0OIDY" } ;
hc1N~$3!G `gJ(0#ac 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
g :OI 下面就可以修改holder的operator=了
?`#Khff? "zc l|@ template < typename T >
nEfK53i_ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
<[v[ci {
[ }:$yg return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
nu^436MSOa }
]yu:i-SfP G6/m# 同时也要修改assignment的operator()
>0gW4!7Y TV:9bn?r) template < typename T2 >
GeqPRah T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
:Al!1BJQ 现在代码看起来就很一致了。
;j7#7MN2_E p 'k0#R$ 六. 问题2:链式操作
(mOtU8e 现在让我们来看看如何处理链式操作。
dveiQ 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。
5\v3;;A[ 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。
CAe!7HiR 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。
;`Z{7'^U 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
GVz6-T~\> Zc yc*{DS template < typename T >
?5p>BER? struct result_1
N;R^h? ' {
q| 7( typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
==B6qX8T } ;
lMt=|66 O2+ 6st 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:
edD)TpmE, (BM47D=v template < typename T >
.VqhV struct ref
jylD6IT {
[?gP; , typedef T & reference;
B:<VA= } ;
i@q&5;%% template < typename T >
)_:NLo: struct ref < T &>
1cDF!X] {
Fcx&hj1gQ typedef T & reference;
}qUX=s
GG } ;
$j~RWfw- 3'Rx=G' 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
t:S+%u U gr{ DWCK template < typename T >
=AT."$r>
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
So6x"1B {
IgzQr > return l(t) = r(t);
3R/bz0 V> }
'R)Tn!6 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。
KoRV%@I 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
rjP/l6
~' 0_/[k*Re 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
y}
'@R$ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
`XKLU _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
iCoX&"lb +5 调用divide的对象返回一个add对象。
"tZe>>I 最后的布局是:
e.%nRhSs3 Add
8|^7ai[am / \
y7{?Ip4[ Divide 5
AX INThJ / \
]|@^1we _1 3
l] vm=7: 似乎一切都解决了?不。
/
1RpM]d 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。
_{>vTBU4F 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。
("@!>|H 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:
}\f0 A- Mt$
*a template < typename Right >
B?QIN] assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
x^ni1=kU Right & rt) const
b>W%t {
V9vTsmo( return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Iv *<La }
\['Cj*e k 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
nTas~~Q 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。
# _1`)VS 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。
=I<R! ZSN 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。
aXVFc5C\ 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。
(:_$5&i7 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
hp2t"t 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
baasGa3}s ks tIgcI
template < class Action >
?< />Z) class picker : public Action
3Vwh|1? {
x2EUr,7 public :
F
[M,]? picker( const Action & act) : Action(act) {}
K9[UB // all the operator overloaded
siaG'%@*r } ;
Gt1U!dP PCvWS.{ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
!if 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
_$'ashF /z!%d%" template < typename Right >
}C:r9?T picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
E./2jCwI(Y {
H|*m$|$, return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
[
3Gf2_ }
8}[).d160 RN1_S Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
ig!+2g 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。
_#niyW+?~ do%&m]#; template < typename T > struct picker_maker
a[C@ {
KXy6Eno typedef picker < constant_t < T > > result;
.8R@2c`}Cs } ;
D-c4EV template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
#R"*c
hLV {
p ?!/+ typedef picker < T > result;
xAr\gu } ;
8mMQ[#0:} Uly ue 下面总的结构就有了:
=&]L00u. 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。
^ c<Ve'- 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。
Wri<h:1 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
bsX[UF 至此链式操作完美实现。
53D]3 .]u/O`c] ZH8,KY" 七. 问题3
?}0 ,o. 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。
|N2#ItBbW t!XwW$@ template < typename T1, typename T2 >
vt8By@]: ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
n[z+<VGwC {
Z~CjA%l return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
WMdg1J+~ }
JI}'dU>*U: 3$ pX 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:
l-Z4Mq6*L L_T5nD^D template < typename T1, typename T2 >
)2.Si# struct result_2
UfGkTwoo= {
#] QZ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
wj,=$RX } ;
+whDU2 " q1,~ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
py4 h(04u 这个差事就留给了holder自己。
Xhm
c6? KPF1cJ2N SU0
hma8 template < int Order >
xpt:BBo class holder;
p2eGm-Erq template <>
vzM^$V class holder < 1 >
.]^?<bG {
ueudRb public :
G[=c
Ss, template < typename T >
$i&zex{\ struct result_1
uFE)17E {
CZ;6@{ o typedef T & result;
Y7|EIAU5Y } ;
)e{aN+ template < typename T1, typename T2 >
Hka2 struct result_2
L,\Iasv {
\hXDO_U typedef T1 & result;
KoT\pY^7\ } ;
g#bRT*,L template < typename T >
^W^OfY typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
@dKTx#gZ {
s<Ziegmw|g return (T & )r;
+>,I1{u%& }
m`XHKRp template < typename T1, typename T2 >
3BI1fXT4=j typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
qPNR`%}Q {
R_C) return (T1 & )r1;
R&&4y 7 }
A^g(k5M* } ;
Nb\4 /;# &~CI<\o P template <>
D7Z /H'| class holder < 2 >
gdc<ZYcM {
7#Ft|5$~q public :
tw;}jh template < typename T >
1Mzmg[L8 struct result_1
[JiH\+XLPs {
f|5co>Hk typedef T & result;
7.Op< } ;
fC`&g~yK' template < typename T1, typename T2 >
c{|p.hd struct result_2
$FV NCFN% {
]^E?;1$f? typedef T2 & result;
la!~\wpa } ;
dPlV>IM$z template < typename T >
T)/eeZ$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
0J9x9j`&j {
lA]8&+,ZM return (T & )r;
?,mmYW6TjB }
kP:!/g template < typename T1, typename T2 >
iS^QTuk3% typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
uRvP hkqm {
';CNGv - return (T2 & )r2;
0mE 0 j }
Ud?Q%)X } ;
^qs $v06 _6Sp QW B\~}3!j 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
oJ^P(] dw 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
X?O[r3< 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
K;?+8(H V[LglPt return l(i, j) = r(i, j);
VA%J\T|G2\ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
I7onX,U+ B,@i return ( int & )i;
(PLUFT return ( int & )j;
?<!| 最后执行i = j;
oH@78D0A 可见,参数被正确的选择了。
|yCMt:Hk 6k%f e~OpofJNb :#Wd~~d )=+|i3]U 八. 中期总结
5pX6t 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
6nn*]|7 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
/~1+i'7V., 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
llq<egZpm 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
dysS9a, Mx}gN:Wt 5P2K5,o|n~ &>O+}>lr9 \bXa&Lq =;L|gtH" 九. 简化
4W75T2q# 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
2?C)& 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
wYea\^co 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
LVyyO3e 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
b%+Xy8a +-*/&|^等
a?1Wq 2. 返回引用。
KI.unP% =,各种复合赋值等
*. t^MP 3. 返回固定类型。
W?&%x(6M 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
tQVVhXQ7 4. 原样返回。
^iA9%zp operator,
>P(.:_^p 5. 返回解引用的类型。
Uo49*Mr operator*(单目)
?,/ }`3Vw 6. 返回地址。
(3e2c operator&(单目)
kJU2C=m@e2 7. 下表访问返回类型。
" bG2: operator[]
u8^lB7!e/ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
`[A];] operator<<和operator>>
*CMx- _ BT$_@%ea& 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。
)J |6 -C 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
TeQV?ZQ#} rv;3~'V template < typename Left >
:RYTL'hes struct value_return
x`s>*^ {
}V>T M{ template < typename T >
U$g?!Yl0 struct result_1
f);FoVa6 {
MV"=19] typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
#yen8SskB } ;
4-w{BZuS ZCw]m#lS template < typename T1, typename T2 >
e20-h3h+ struct result_2
{
w_e9W bi {
ooGM$U typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Gj*9~*xm( } ;
%O<BfIZ } ;
x-c"%Z| bt *k.=p d9ihhqq3} 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Bvj0^fSm #ob/p#k 下面我们来剥离functor中的operator()
G}*hM$F 首先operator里面的代码全是下面的形式:
)u">it+ *hrd5na return l(t) op r(t)
+\'tE~V return l(t1, t2) op r(t1, t2)
L];b<*d return op l(t)
Ac6=(B return op l(t1, t2)
%y@AA>x! return l(t) op
ysN3 return l(t1, t2) op
2c}E(8e] return l(t)[r(t)]
Rcv9mj]l return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
<3iMRe RSds8\tk 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
)jj0^f1!j 单目: return f(l(t), r(t));
J,G
lIv.A return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
QJNFA}*> 双目: return f(l(t));
mOSv9w#, return f(l(t1, t2));
4Hg9N} 下面就是f的实现,以operator/为例
kza5ab V]&\fk-{ struct meta_divide
s{++w5s {
SuznN
L=/$ template < typename T1, typename T2 >
Cw%{G'O static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
c,22*.V/ {
zi:BF60]= return t1 / t2;
0V]s:S }
l%ZhA=TKQ } ;
J1kM\8%b\ IID5c"
oR 这个工作可以让宏来做:
)Z$!PqRw@u 67TwPvh #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
+(*DT9s+ template < typename T1, typename T2 > \
iE{&*.q_}> static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
,Q,^3*HX9} 以后可以直接用
Q?T]MUY(L DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
VpUAeWb 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
&zhAh1m (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
8fb'yjIC P2!C|SLK zX~MC?,W1 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
l,:F Q&&@v4L template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
JRFtsio* class unary_op : public Rettype
)+M0Y_r {
hSMH,^Io$ Left l;
[Q =Nn public :
"3hMq1NQ`g unary_op( const Left & l) : l(l) {}
*A< 5*Db:F F?cK-. template < typename T >
}Lv;! typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2tLJU Z1 {
eQ"E return FuncType::execute(l(t));
hcc/=_hA }
-&;TA0~; {!`4iiF template < typename T1, typename T2 >
M;NX:mX9 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7.T?#;'3 {
C?Ucu]cW return FuncType::execute(l(t1, t2));
:LTN!jj }
nm+s{ } ;
-hV*EPQ/ ]?)TdJ` <Qq*p 同样还可以申明一个binary_op
C>~TI,5a3 {)"vN(mX template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
xpI wrJO class binary_op : public Rettype
P$sxr {
AEuG v}# Left l;
)i<j XZ:O Right r;
eq" ]%s public :
Ug`djIL binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
2(nlJ7R :!/8Hv template < typename T >
bfO=;S]b! typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`kr?j:g {
a>)f=uS return FuncType::execute(l(t), r(t));
w:l"\Tm }
<or2 W l16`9 template < typename T1, typename T2 >
6,uX,X5 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?8 {"x8W; {
<X5fUU"+U return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
4sM.C9W }
h1{3njdr } ;
~v83pu1!2s kR9-8I{J 0Qd:`HF[ 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
Q &t<Y^B 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
xCKRxF DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
0g\(+Qg^ 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。
[r-p]"R 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
1sCR4L:+ 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。。。
<ih[TtZ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
!-Y3V" 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)
Ve=b16H 下面是修改过的unary_op
%bfZn9_m 'n|5ZhXPB template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
6^Sa; class unary_op
XlJZhc {
Vg23!E Left l;
njw|JnDv Tf)*4O4@' public :
fAmz4
y==CTY@ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
$SE^S 1.X@; template < typename T >
!Uc T RI struct result_1
d7i]FV {
X7wKy(g typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
:Yks|VJ1 } ;
05k0n E $A`VYJtt# template < typename T1, typename T2 >
fX+O[j struct result_2
5Ph4<f` L~ {
+MLVbK typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
gNhQD*+>{ } ;
*#Wdc O`- @A5?3(e template < typename T1, typename T2 >
T^v}mWCZ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>*n0n!vF {
1QJL . return OpClass::execute(lt(t1, t2));
}{"fJ3] c^ }
4e1Y/
Xq` ]fD}
^s3G template < typename T >
8*fv' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HKr
Mim- {
:c[L3rJl return OpClass::execute(lt(t));
%[yJ4WL }
9S -9.mvop Q^(b)>?r; } ;
Yrn)VV[)h 7=DdrG< >U3cTEs cj 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
RGU\h[ 好啦,现在才真正完美了。
r4f~z$QK 现在在picker里面就可以这么添加了:
TU7'J rt|7h>RQ template < typename Right >
^KELKv,_ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
&w~d_</ {
FE{FGMq return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
4{l, }
3t6LT 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。
9I/N4sou w\brVnt t_suF$ Ki~1qu: yOg+iFTr 十. bind
O#u=c1
?: 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。
,u
g@f-T 先来分析一下一段例子
AFfAtu 0AV c .%OR3"9@ int foo( int x, int y) { return x - y;}
-R6)ROGl bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
z"4~P3>{g bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
BX^tR1 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。
sse.*75U 我们来写个简单的。
$a%MOKr 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
yH}s<@y;7 对于函数对象类的版本:
LraWcO\or' 0C*7K?/ template < typename Func >
EU/8=JA1 struct functor_trait
kM@zyDn, {
zA"`!}* typedef typename Func::result_type result_type;
i2^>vYCsl } ;
{91nL'-' 对于无参数函数的版本:
kE(mVyLQ 0<B$#8 template < typename Ret >
tdaL/rRe struct functor_trait < Ret ( * )() >
y#$CMf
-q^ {
e NafpK typedef Ret result_type;
$DUZ!zaH! } ;
4YX3+oS 对于单参数函数的版本:
7`hP?a= *
+wW(#[ template < typename Ret, typename V1 >
a -moI+y struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
F.v{-8GV {
1&o|TT/ typedef Ret result_type;
a+PzI x2 } ;
hDq`Z$_+KX 对于双参数函数的版本:
0nD/;\OU tlt*fH$. template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
o7LuKRl
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
o\)F}j&b#= {
9
5RBO4w%w typedef Ret result_type;
f0aKlhEC } ;
bD8Gwi=iiu 等等。。。
P_#bow 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
l?^4!&Nm @k/NY*+ template < typename Func >
g
SAt@2*U2 struct func_return
U~l$\c {
'!a'ZjYyi template < typename T >
d$AWu{y struct result_1
5-xX8-ElYz {
E1U",CMU typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
(DP &B%Sf } ;
\K<QmK a+T.^koY template < typename T1, typename T2 >
}XM(:|8J, struct result_2
V}NbuvDB@ {
1|6%evPu( typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
9lDhIqx0~ } ;
=+?7''{> } ;
9v!1V,`j" !GEJIefx_ e,XYVWY% 最后一个单参数binder就很容易写出来了
w~?~g<q xLZG:^(I template < typename Func, typename aPicker >
q,U+qt class binder_1
f!
.<$ih {
_aMPa+D=P Func fn;
Yr=Y@~ XL aPicker pk;
h@]XBv public :
Bv%GJ*>> @<]Ekkg template < typename T >
h@WhNk7"xa struct result_1
?r+- {
{ Z5nGG typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
'W,jMju } ;
1&(V ;x1PS template < typename T1, typename T2 >
3%;a)c;D struct result_2
([LSsZ]sj {
4u47D$= typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
["e3Ez } ;
U\<?z Dw 7y@Pa&^8 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
B=A [ymm =;&yd';k template < typename T >
P &e\)Z| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6,9>g0y'NG {
;<2G return fn(pk(t));
4G>H }
U,- 39mr template < typename T1, typename T2 >
h"lv7;B$ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l.bYE/F0& {
pWsDzb6?% return fn(pk(t1, t2));
fG(SNNl+D }
TNh1hhJ$b } ;
#PQB(=299P BC<^a )D= K8.!_
c 一目了然不是么?
:#?5X|Gz 最后实现bind
f|lU6EkU SHo$9+ /&+tf* template < typename Func, typename aPicker >
;^I*J:] picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
$.rhRKs {
RnI&8 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
xJ)n4) }
z(^]J`+\ )i^<r ;_z 2个以上参数的bind可以同理实现。
r_6ZO& 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Mz~D#6= 6U,O*WJ%e 十一. phoenix
dl@%`E48w Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
ouFYvtF g ]cMqahaY for_each(v.begin(), v.end(),
f-n1I^| (
*8_wYYH do_
bNNr]h8y- [
fs%.}^kn cout << _1 << " , "
i,4>0o? ]
lun\`f 5Q .while_( -- _1),
M={V|H0 cout << var( " \n " )
>P@H#= )
\EtQ5T*u );
a^zibPG c%G{#}^2 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
/M4{Wc 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
O7<]U_"I operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
.1Al<OLL 那么我们就照着这个思路来实现吧:
[t@Mn &wCg\j_c K[r^'P5m template < typename Cond, typename Actor >
c>RFdc:U class do_while
q):5JXql~ {
9-DZU,`P Cond cd;
A.F738Zp{Z Actor act;
:~T99^$zA public :
,\n&I( template < typename T >
DBD%6o>]K struct result_1
&NoS=(s, {
D9
|n)f typedef int result_type;
MET' (m } ;
hB>oJC iQ
fJ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
#32"=MfQn $5<#n@
template < typename T >
$#S&QHyEe typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b+6\JE^Mz {
A
'5,LfTu do
DYxCQ
D {
ZR]25Yy act(t);
)~] (& }
NzOo0tz: while (cd(t));
IS
2^g>T#1 return 0 ;
<_tT<5'[$u }
D
(mj7oB } ;
;y\IqiA{o (Dl$k Gn V7P&%oz{C 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
au=o6WRa 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
Hx*;jpy(2 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
tEK my7'# 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
G) 7;; 下面就是产生这个functor的类:
TbGn46!: Dg?70v<a \LppYXz template < typename Actor >
M)N?qRD class do_while_actor
}\#Rot>Y {
TDNQu_E Actor act;
n3Z5t public :
5b[jRj6 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
]0)|7TV* O8u j`G 9 template < typename Cond >
(>GK\=:< picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
`[)YEgs } ;
%i-c0|,T4 _m'Fr
7 r{ef .^&: 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
~ZhraSI)G 最后,是那个do_
hKjt'N:~ZY s6zNV4 `_{`l4i5 class do_while_invoker
J}+6UlD {
"a1n_>#Fb public :
6&l+0dq template < typename Actor >
H_ox_
u} do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Nkl_Ho, {
@$c\dvO return do_while_actor < Actor > (act);
W"'iIh)z
` }
!l 1fIc } do_;
F\k+[`%{ hn=[1<#^( 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
qX
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Boz@bl mCB 最后来说说怎么处理break和continue
wl$h4 {L7 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。
Y2SJ7 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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