一. 什么是Lambda
I%919 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
\STvBI? 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,
H$amt^|zQ4 X&.$/xaT [!?,TGM}^ xm5FQ) T class filler
0t?<6-3`/ {
K=TW}ZO public :
i%PHYSJ. void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
YBIe'(p } ;
YO$b# @ ^cgq3H' [;?{BB 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
0DIM]PS kZ-~
;fBe w s>Iyw.u Y0O<]2yVx for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
y~c[sW ptyDv H)T# R? 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
S\g7wXH */dh_P<Yj "Vp:z V<S -!G#")< 二. 战前分析
9c}]:3#XO 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
?>jArzI 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
G>S1Ld'MV _8pkejg s*/ G-
lY for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
`Mn{bd /* --------------------------------------------- */
vKf;&`^qE vector < int *> vp( 10 );
^%$W S, transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
soQzIx /* --------------------------------------------- */
n;^k sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
7W firRM /* --------------------------------------------- */
9Q7cUoxY int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
`[ ` *@O(y /* --------------------------------------------- */
A;j$rGx for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
FJ,\?ooGf /* --------------------------------------------- */
*5'6E' for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
>\x_"oR pD_eo6xX |DPpp/ _&Uo|T 看了之后,我们可以思考一些问题:
M(WOxZ8 1._1, _2是什么?
`(Q_ 65y 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
bc=u1=~w 2._1 = 1是在做什么?
~K#_'Ldrd 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
4f[M$xU&h 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。
%3#I:>si LOUKURe E $17
v, 三. 动工
-5,y
1_M 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
="w8U' (VI* c!N }%ZG>LG5J 0/00W6r0 template < typename T >
(9 z.IH7}k class assignment
UNcJ= {
,iv%^C",) T value;
{S" public :
2\CkX assignment( const T & v) : value(v) {}
q'AnI$! template < typename T2 >
M=
q~EMH T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
2:HP5 } ;
{9|$%4kRl 3G/ mB ^%8Hvy 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
iMeRQYW 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
9s6>9hMb) a2=uM}Hsp K-Dk2(x sa gBmA~ class holder
s?;<F {
{{[jC"4AY public :
ic{.#R.BY template < typename T >
&0
)xvZ assignment < T > operator = ( const T & t) const
ZJI1NCBZ {
Up/u|A$0V return assignment < T > (t);
07LL)v~ }
W/ZahPPq } ;
>?{iv1 N7HbOLpM 6[3Ioh 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
OxHw1k 6=g]Y!o$ static holder _1;
{cyo0-9nv Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
d,J<SG&L& kq}eUY] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
fF9oYOh| 而不用手动写一个函数对象。
^I0GZG >]XaUQ- 71<PEawL cH* /zNp 四. 问题分析
N4` 9TN7 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。
&(uF&-PwO4 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。
o )nT 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
wp]7Lx?F 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
D_19sN@0m 下面我们可以对这几个问题进行分析。
=y-!k)t 9>[.= 五. 问题1:一致性
j#nO6\&o 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?|
8T.5Mhx0jS 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
#SihedWi R!V5-0% struct holder
U ygw*+ {
w(e+o.: //
2) /k`Na template < typename T >
.iP G /e T & operator ()( const T & r) const
%X9:R'~ sP {
ox\B3U%`p} return (T & )r;
&W)+8N,L }
[;IDTo!<> } ;
hDD~,/yVxs y5AXL5 这样的话assignment也必须相应改动:
c2\rjK &t*8oNwSs template < typename Left, typename Right >
TH(Lzrbg class assignment
Ky'3z" {
THbtu*El Left l;
#EQx Right r;
VNxpOoV=S public :
A"bSNHCKF assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
B=Zukg1G template < typename T2 >
hV>4D&< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
@cS1w'= } ;
sx-Hw4.a" XEUa 同时,holder的operator=也需要改动:
z"s%#/# 7S dV%" template < typename T >
SP
D207 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
9HJ'p:{) {
.cH{WZ return assignment < holder, T > ( * this , t);
kuTq8p2E }
Oj4u!SY\j m_E[bDON 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。
,3J`ftCV 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
R!_8jD:$ 0x>/ 6 << return l(rhs) = r;
L&DF,fWsF& 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。
G1?0Q_RN 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
I4o=6ts 35%[DUkb template < typename Tp >
N)vk0IM! class constant_t
[ n0##/ {
_@BRpLs:4 const Tp t;
{#w A!>. public :
6m-:F.k1( constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
q2S!m6 ! template < typename T >
kY'<u const Tp & operator ()( const T & r) const
|Uy e>%*}4 {
:Er^"9'A2 return t;
:!+}XT7)/ }
u^aFj%}]L } ;
>2| [EZ ]e@0T{! 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
XoKO2<3 下面就可以修改holder的operator=了
)DGz`-> k"q!|+&Fs template < typename T >
x!"SD3r=4> assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Bg 7j5 {
L=
:d!UF return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
j]!7B HC }
+&7[lsD*
'#,e
@v 同时也要修改assignment的operator()
B0b[p*gIl _4.]A3;} template < typename T2 >
>op:0on]} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
c|\ZRBdI 现在代码看起来就很一致了。
WNn[L=f #hD}S~ 六. 问题2:链式操作
96"yNqBf 现在让我们来看看如何处理链式操作。
V9fGVDl; 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。
+{")E) 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。
<fC@KY># 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。
S'
(cqO}=F 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
@)W(q5)}9" FGDGWcRw~ template < typename T >
(B_7\}v|_ struct result_1
"EcX_> {
|+Hp+9J typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
&dhcKO<4 } ;
%Ycx C0S[ Snc;p 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:
93W .N~PHyXZR template < typename T >
y*VQ]aJ struct ref
KA 5~">l {
JmU<y typedef T & reference;
g.B%#bfg } ;
j4~7akG template < typename T >
X q}Ucpj struct ref < T &>
HE#,(;1i {
lZ|L2Yg3uB typedef T & reference;
||-nmOy } ;
Vs#"SpH{' 8
uDerJ! 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
jd%Len&p @4IW=V template < typename T >
up\oWR: typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
0dgP {
b]!9eV$ return l(t) = r(t);
(C8 U }
doP$N3Zm 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。
v ! 7s
M 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
\#4m@ ?M *7@t@ 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
gM4P j[W _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
r4O|() _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
IDy_L;'`* +5 调用divide的对象返回一个add对象。
9R9__w; 最后的布局是:
v,/[&ASz Add
3lo;^KX ! / \
J|VK P7 Divide 5
X}ZlWJ / \
XDPL;(? _1 3
BjJ,"sT 似乎一切都解决了?不。
K)\(wxv 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。
4p.^'2m 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。
PG{i,xq_B{ 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:
?b||Cr >Bc>IO template < typename Right >
D`6iDit assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
ldA!ou7 Right & rt) const
QX[Djz0H8 {
n[!;yO return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
WfTD7?\dw }
6cM<>&e 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
yn SBVb!) 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。
)uZoH8? 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。
#
;K,,ku
x 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。
`E@kFJ(<On 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。
=M7TCE 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?
EXuLSzQwv 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:
MkwU<ae AB aF!E x template < class Action >
b"I~_CL| class picker : public Action
LO)GTyzvJ {
>lrhHU public :
v=!YfAn picker( const Action & act) : Action(act) {}
93j{.0]X // all the operator overloaded
?w-1:NWjt } ;
I%oRvg|q |,b2b2v? 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。
O|QUNr9 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:
>R!"P[* m6^ 5S template < typename Right >
j&5G\6: picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
>c<pDNt? {
]*qU+& return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
8".2)W4*
}
LheFQ A C,/O
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
H@GE)I>^@ 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。
o\Uu?.-< )l&D]3$6K template < typename T > struct picker_maker
Hou*lCA {
YutQ ]zYA. typedef picker < constant_t < T > > result;
@5xu>g Kn } ;
l3. template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
]4`t\YaT {
;B~P>n}}_] typedef picker < T > result;
mzX;s&N# } ;
F@Q^?WV 7h%4] 下面总的结构就有了:
*m9{V8Yi2 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。
gV8"VZg2 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。
OsQkA2= picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Z|G/^DK! 至此链式操作完美实现。
Us,)]W.S t2-
^-g6 ,M QVE 七. 问题3
q/NY72tj0 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。
j(iuz^I ~:4~2d| template < typename T1, typename T2 >
>{C\H.N ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
gY(1,+0- {
fiVHRSX60 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
jfD1 }
.h4\{| 3GF2eS$$P 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:
&SH1q_&BQ b O=yi) template < typename T1, typename T2 >
v!9i"@<! struct result_2
!nd*W"_gQ/ {
@Y}uZ'jt' typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
E V2 ) } ;
w7FoL 8Hi!kc;f6> 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?
*RWm47 这个差事就留给了holder自己。
/)EY2Y' K B!5u 9 i0:>Nk template < int Order >
j(eFoZz, class holder;
DVlJ*A template <>
&fwS{n;U class holder < 1 >
g JjN<&, {
} XR:2 public :
+ H_MV=A^ template < typename T >
"7,FXTaer struct result_1
d--'Rn5 {
nPN?kO=] typedef T & result;
c0_E_~ } ;
vi!YN|}\ template < typename T1, typename T2 >
C$d>_r struct result_2
t{dSX?<nt {
S QY"OBo<e typedef T1 & result;
t
P"\J(x } ;
EH n"n"Y template < typename T >
/6KIl typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
krB'9r<wa` {
x[(?# return (T & )r;
,+`HQdq }
`y^sITr template < typename T1, typename T2 >
H={&3poBz typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
;apzAF {
?kTWpXx"= return (T1 & )r1;
$s\UL}Gc }
]]0,|My7 } ;
)J D(` ;`dh
fcU template <>
4/e60jA class holder < 2 >
egk7O4zwP {
-c%dvck^, public :
47r&8C+&\ template < typename T >
f )Z%pgB struct result_1
17|np2~ {
pI.+"Hz typedef T & result;
Sv'y e } ;
l"(6]Z 4 template < typename T1, typename T2 >
W_`A"WdT. struct result_2
l@JSK; {
]Mi.f3QlO6 typedef T2 & result;
h3*
x[W } ;
)IL
#>2n? template < typename T >
.8WXC
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
EW<kI+0D {
ObG|o1b return (T & )r;
(`BSVxJH }
Q=uR Kh template < typename T1, typename T2 >
T ?Fcohz( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
g(C|!}ex/ {
ln!'_\{ return (T2 & )r2;
crcA\lJf }
])DX%$f } ;
_>m-AI4^ 2@=IT0[E\ j;1 -p>z 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> >。
hm*cw[#O1x 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
.w?(NZ2~ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
69K{+| SOZPZUUEJ return l(i, j) = r(i, j);
%dST6$Z 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
*?ITns W< Ih}1%Jq return ( int & )i;
Sh6JF574T return ( int & )j;
+pm[f["C. 最后执行i = j;
:}:3i9e*2 可见,参数被正确的选择了。
mmXm\]r>4 +|iYg/2 AK!hK>u` N6OMYP1 /93l74.w 八. 中期总结
/u%h8!"R 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:
&MZ$j46 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Ny- [9S-< 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
YevyN\,}V! 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
M:KbD| G!N{NCq RyJ 1mAC A-
YBQPE *^\HU=& X~=xXN. 九. 简化
z4#(Ze@u~_ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
!" #9<~Q,p 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
<h).fX 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
fWc|gq 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
;22l"-F +-*/&|^等
l>gI&1)% 2. 返回引用。
xT&(n/ =,各种复合赋值等
h^9"i3H 3. 返回固定类型。
6VP`evan 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
%@a8P 4. 原样返回。
K;hh&sTB operator,
F~:O.$f]G 5. 返回解引用的类型。
?3ig)J,e[ operator*(单目)
:2
>hoAJJ 6. 返回地址。
0Sq][W= operator&(单目)
B
vo5-P6XY 7. 下表访问返回类型。
>(w2GD? operator[]
| Xi% 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
`p
b5*h6r! operator<<和operator>>
*[ #;j$m 2kAx>R OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
S{4z?Ri, ' 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
?\KM5^eX 99$
5`R; template < typename Left >
Q|Y0,1eVp| struct value_return
7!,YNy% {
Aa0b6?Jm template < typename T >
wbDM5% struct result_1
EN{]Qb06A {
f<=Fsl typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
;*ix~taL% } ;
'7wd$rl \!IMaB] template < typename T1, typename T2 >
2sNK struct result_2
bNFLO
Q {
taGU typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
G22NQ~w8 } ;
Pq*s{ } ;
6u`F
d# Zwcy4>8 >Vy>O&r 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
}i{sg# dzK{
Z 下面我们来剥离functor中的operator()
`l2O?U -@ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
?
J}r !US d9 return l(t) op r(t)
4'$g(+z return l(t1, t2) op r(t1, t2)
?D,=37 return op l(t)
J
PyOG_h return op l(t1, t2)
1O].v&{ return l(t) op
k#[F` return l(t1, t2) op
(b?{xf'G return l(t)[r(t)]
+3s%E{ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
H&r,FmI@ y;mj^/SxK 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:
#HS]NA|e@ 单目: return f(l(t), r(t));
y4h=Lki@ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
izh<I0 双目: return f(l(t));
[E#UGJ@ return f(l(t1, t2));
&g2 Eptx# 下面就是f的实现,以operator/为例
G}5 #l x^Yl*iq struct meta_divide
%Qg+R26U {
hcVJBK template < typename T1, typename T2 >
eh1Q7~ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
y/e2l {
dz~co Z9 return t1 / t2;
,q(&)L$S }
bjAnaya } ;
ThPE
0V 7+x? "4 这个工作可以让宏来做:
]9}HEu;1M + <,gB $j #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
NmMIQ@K template < typename T1, typename T2 > \
7t,t` static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
dU\%Cq-G) 以后可以直接用
*[=bR> DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
VG/3xR&y 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
UhIDRR (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。。。)
.jy]8S8[|% yj4+5`|f *yl>T^DjTC 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
Ax !+P\\2~ 7'NwJ,$6\ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
~Lc066bLeq class unary_op : public Rettype
Y+K|1r {
Hw#d_P: Left l;
Sa19q.~% public :
olLfko4$*V unary_op( const Left & l) : l(l) {}
qY\f'K}Q* b64
@s2] template < typename T >
$gBd <N9|c typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jx Jv. {
}|%eCVB return FuncType::execute(l(t));
L
8{\r$ }
P/&]?f0/ ''\;z<v template < typename T1, typename T2 >
&3J@BMYp typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
drsB/ {
R |KD&!~Z return FuncType::execute(l(t1, t2));
9&RFO$WH }
*T0q|P~o% } ;
nQ|r"|g `9k0Gd 0Z{j>=$ 同样还可以申明一个binary_op
npRSE v r>GZ58i template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#+$Q+Z|6k class binary_op : public Rettype
Q f(p~a(d {
=@F&o4) r Left l;
r-,e;o>9 Right r;
gWY"w!f public :
L@JOGCYy binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
W2uOR{
'? 3>
/K0N|$ template < typename T >
5q"ON)x typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
DWdW, xG {
+l=r#JF return FuncType::execute(l(t), r(t));
m Z1)wH , }
%LYnxo7#C u1xSp<59C template < typename T1, typename T2 >
A)ipFB
6K typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u.rY#cS,-R {
wf1lyS return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
&~CY]PN. }
B c2p(z4 } ;
>vo=]cw l7De6A" Fd*8N8Pi 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
M:5b4$Qh< 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
C*nB DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
}MUn/ [x 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
gk`zA 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
+**!@uY 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
.5 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
h<~7"ONhV 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
soCi[j$lH 下面是修改过的unary_op
wj[$9UJb "kZ[N'z( template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
+MmHu6"1 class unary_op
b%cF {
N>>uCkC Left l;
?)e37 oPPX&e@=s] public :
=_0UD{"_0 )Wb0u0)_ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
5E notp[ Ie%EH template < typename T >
/r_~:3F struct result_1
H.UX,O@ {
[V:\\$ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
2k<;R': } ;
fA89|NTSUh |r bWYl.b template < typename T1, typename T2 >
"--t e struct result_2
>3&O::]3 {
d|4}obCt typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
`O'`eY1f } ;
4V~?. Y3O#Q)-j$ template < typename T1, typename T2 >
-kbg\,PW typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[LRLJ_~g5 {
M`S0u~#tI return OpClass::execute(lt(t1, t2));
%Z*sU/^ }
bu51$s?B n[(Qr9 template < typename T >
$v Z$'( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
m>SErxU(z {
YM
DMH"3 return OpClass::execute(lt(t));
rSrIEP,c' }
j!3 Gz Ag@; } ;
;`6^6p\p |2KAo!PI 2YDM9`5xs\ 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
U)3DQ6T99 好啦,现在才真正完美了。
fNrgdfo 现在在picker里面就可以这么添加了:
NssELMtF!g tr7<]Hm: template < typename Right >
i E CrI3s picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
~/*MY {
gJM`[x`T return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Y/7 $1k }
H@l}WihW 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
!fj(tPq ZI=v.wa <ZB1Vi9}8 ?@V[#. FHV-BuH5 十. bind
^+g$iM[`f 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。
jRL<JZ1N 先来分析一下一段例子
H#ncM~y* L5,NP5RC P@FHnh3}Z$ int foo( int x, int y) { return x - y;}
DY^;EZ!hb bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
>KJ+-QuO& bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
) Yd?m0m* 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。
M|Rb&6O 我们来写个简单的。
k-}b{ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
8Ac:_Zg 对于函数对象类的版本:
sM9+dh ^`G}gWBx}w template < typename Func >
@9"J|} struct functor_trait
y:6; LZ9[ {
_8E/)M typedef typename Func::result_type result_type;
&%-73nYw } ;
N ,z6y5Lu 对于无参数函数的版本:
>vA2A1WhW Jkek-m template < typename Ret >
IC7M$ struct functor_trait < Ret ( * )() >
F>rH^F {
e2A-;4?_ typedef Ret result_type;
k5T,990 } ;
/3{b%0Aa 对于单参数函数的版本:
hvaSH69*m 5;HH4?]p template < typename Ret, typename V1 >
Gy(=706 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
|vw"[7_aS {
/gG"v5] typedef Ret result_type;
)-._FOZ6 } ;
=&:Y6XP 对于双参数函数的版本:
Ywwu0.H< ' <=+;q template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
wH@Ns~[MA struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
:eCU/BC4 {
y~\oTJb typedef Ret result_type;
Nal9M[]c } ;
is-7
j7; 等等。。。
*I0T{~ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
y_?Me] 5@BBoeG template < typename Func >
{lc\,F* $ struct func_return
hzvd t {
`V04\05 template < typename T >
>m$ 1+30X struct result_1
)h)]SF} {
(}2~<
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
% S os } ;
5bgs*.s - RU=z!{ template < typename T1, typename T2 >
zld#qG6 struct result_2
c.e2 M/ {
H7DJ~z~J typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
mVpMh#zw } ;
PGoh1Uu } ;
J
G{3EWXR Kh_Lp$'0uM k1D@fiz 最后一个单参数binder就很容易写出来了
3(,?S$> rQ qW_t% template < typename Func, typename aPicker >
EU+S^SyZi class binder_1
=aTv! 8</ {
1waTTT?"Ho Func fn;
L}pt)w*V1j aPicker pk;
W@I|Q - public :
Zo~ @P?~KW6<| template < typename T >
io8'g3< struct result_1
] &Rx@&e* {
u@cYw:-C typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
#*UN >X } ;
Rw0qcM\>| |3KLk ?2 template < typename T1, typename T2 >
^0\ struct result_2
Y<%@s}zc {
aq@8"b(. typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
'?p<lu^^B } ;
XLrwxj0 }*S `qW;B binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
yvO{:B8% |M,iM] template < typename T >
)O@]uY typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|}di&y@-JI {
MjC_ ( cs return fn(pk(t));
F}/S:(6LF2 }
o9dY9o+Z template < typename T1, typename T2 >
'$ t typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
abfW[J {
/Y2}a<3&0 return fn(pk(t1, t2));
U ^5Kz-5. }
_ =VqrK7T } ;
vkEiOFU!u hFy;ffs. LQRQA[^ 一目了然不是么?
:7]Sa` 最后实现bind
(Fhs" WGZ9B^A kr9*,E9cv template < typename Func, typename aPicker >
%|q>pin2 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
sl`s_$J {
~ls[Sl@ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
g'n7T|h
~ }
S p;G'*g Vg>dI&O 2个以上参数的bind可以同理实现。
ic#`N0s? 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
VKG&Y_7N ijK"^4i 十一. phoenix
'R'*kxf Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
V8C:"UZ; pUQ/03dp for_each(v.begin(), v.end(),
p;3O#n-_ (
`-J%pEIza do_
ZJzt~
H [
afuOeZP cout << _1 << " , "
deV
8 ]
'mFqEn .while_( -- _1),
Z8@J`0x cout << var( " \n " )
xRzFlay8 )
1q:2\d] );
7'W%blg!V {byBcG 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
g+Sbl 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
<oT^ A|JFj operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
%^4CSh 那么我们就照着这个思路来实现吧:
;RC{<wBTx ;S^'V 0uOkMuy< template < typename Cond, typename Actor >
rrBsb - class do_while
xSsa(b {
--HZX Cond cd;
AQ,'
6F9 Actor act;
'$ => public :
Mh:L$f0A%O template < typename T >
l3Q(TH ~I struct result_1
6z#acE1)M {
t4zkt!`B typedef int result_type;
9=8iy
w } ;
lhAX;s&9 t\~P:" do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
6;\I))"[ (a.z9nqGA template < typename T >
w[zjerH3 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
75f"'nJ) {
diL+:H do
1{ ~#H<K {
p.v0D:@& act(t);
Q kEvw< }
`1$@|FgyC while (cd(t));
mS$j?>m return 0 ;
tl,.fjZn }
=[cS0Sy } ;
bLij7K2H 7Bzq,2s pfA|I*`XV 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
4:$4u@ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
QwJVS(Gs4 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
N kb|Fd/s 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
G'Q-An%z 下面就是产生这个functor的类:
iNtaDX|%/ JQ8fdP A r@h5w_9 template < typename Actor >
q<[P6}. class do_while_actor
zZPuha8 {
e6R}0w~G Actor act;
.h@rLorm> public :
"7'J&^| do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
R_W+Ylob n'wU;!W9 template < typename Cond >
GK)?YM picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
BP'36?=Zo } ;
J>wt(] y NO "xL, F\JM\{&F 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
#>b3"[ | 最后,是那个do_
Neq+16*u I5 o)_nc TJ_$vI class do_while_invoker
X^}I-M%{m {
Z&Pg"a?\ public :
bH7X'%r template < typename Actor >
jVv0ST*z do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
ieDk ; {
!"HO]3-o return do_while_actor < Actor > (act);
1an^1! }
q>_/u" } do_;
.zA^)qgL ck ]Do!h 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
BgurzS4- 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
dA@]! 最后来说说怎么处理break和continue
`18qbot 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。
[;4g 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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