一. 什么是Lambda
L6O*aZ| 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Yc&yv 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,
b~z1%? ,aU_bve ^3^n|T7le "oz qfh class filler
^g"G1,[%w {
A7C+-N public :
`a*[@a# void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
$b
QD{ { } ;
N[~RWg )\8l6Gw /z.Y<xOc 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
bODCC5yL [8v v[n/ sFsp`kf =]K;" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
@Xts}(L P{h;2b{ Mpzt9*7R 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
}.>( [\q @2na r< g ]e^; YKlYo~fGN9 二. 战前分析
9LI#&\lba 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
|7LhE+E 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
.Ks%ar L'iENZI$ tURjIt,I for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
j'R{llZW /* --------------------------------------------- */
kI<;rP1S| vector < int *> vp( 10 );
n6Je5fE transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
i 3?=up! /* --------------------------------------------- */
N =FX3Z sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
dDK4I3a /* --------------------------------------------- */
#N.W8mq int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
|4^us|XY /* --------------------------------------------- */
UzTFT:\ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
2~h! ouleY /* --------------------------------------------- */
fkbHfBp[(A for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
M_lQ^7/ CoO.. gi\2bzWkbX S~X&^JvT 看了之后,我们可以思考一些问题:
~)xg7\k 1._1, _2是什么?
M=:!d$c
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。
,@!io 2._1 = 1是在做什么?
{]BPSj{B 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。
ek\8u`GC 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 HZ* z~f Zg6 4
;ybQ 三. 动工
AqnDsr! 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
b&BkT%aA(G ?y_W%ogW W}{RJWr &\),V 1" template < typename T >
}-4@EC> class assignment
zW.I7Z0^ {
Jmg<mjq/G T value;
Gmi ^2?Z( public :
R!{^qHb assignment( const T & v) : value(v) {}
Zq1ZrwPF template < typename T2 >
B?n
6o|8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
O=m_P}K } ;
v%a)nv @D1}). pn"TFapJA 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
PIOG|E 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
%EV\nwn6 \vwsRT 1 eYNu78u 6bPoC$<Z class holder
OD{()E?1B {
~C M%WvS public :
JV_VF' template < typename T >
bvn%E
H assignment < T > operator = ( const T & t) const
NN>E1d= {
rG[iEY return assignment < T > (t);
A.- j5C4 }
jR1t&UD3Y } ;
'^mCLfo0} tV.qdy/]} ]rC2jB\,M 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:
$[(amj-;l 'C[{cr.` static holder _1;
\EI<1B Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
J34/rL/s /Q]6"nY for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
}OZut!_ 而不用手动写一个函数对象。
l/*NscYtQ l$_q#Kd OeMI J)o.@+Q} 四. 问题分析
2-G6I92d 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。
?OjZb'+=K 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。
skaPC#u 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
/Uxp5 b h 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
y0}3s)lKv 下面我们可以对这几个问题进行分析。
B8Vhl:p )WWqi,T} 五. 问题1:一致性
SfTTB'9 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?|
3(o}ulp
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
7 +]+S`p K<3,=gL9[ struct holder
iEx
sGn]2 {
Sjb[v //
vC#_PI template < typename T >
|NMf'$ T & operator ()( const T & r) const
3g79pw2w= {
)\aCeY8o return (T & )r;
h95a61a,Vy }
-ElK=q } ;
{4]sJT vD-m FC) 这样的话assignment也必须相应改动:
K x4_`;> YzA6*2 template < typename Left, typename Right >
yV.E+~y class assignment
#!.26RM:P {
wqnrN6$jf Left l;
mv,p*0 Right r;
sh#hDU/</ public :
\:mZ)f3K= assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
wn1` 9 template < typename T2 >
qX9x#92 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
~SzHIVj:6 } ;
Nh^
lC iVaCX Xf ' 同时,holder的operator=也需要改动:
{u}d`%_.M ]&b>P ;j: template < typename T >
u=QG%O#B assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
{)`tN&\ {
OK] _.v} return assignment < holder, T > ( * this , t);
*DDqa?gQb }
b}APD))*H! (J6>]MZ#) 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。
/}\Uw 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
y1qJ faIHmU return l(rhs) = r;
N\{{:<Cp\ 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。
<sncW>?!~ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
?y/LMja $eu-8E' template < typename Tp >
,@Fde=Lw class constant_t
vk><S|[n {
0rrNVaM const Tp t;
R3bHX%T public :
"/kTEp constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
w}rsboU template < typename T >
E+"m@63 const Tp & operator ()( const T & r) const
QKHAN{hJ {
1F,>siuh , return t;
<rn26Gfr }
Gnthz0\]{ } ;
5>x?2rp ^yFtL(x, 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Ze.\<^-t 下面就可以修改holder的operator=了
S_ER^Pkg
}K.2 template < typename T >
o"gtWAGH assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Dg=!d)\ {
u*6Y>_iA return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
UFl+|wf }
c'}dsq\ ,ZWaTp*D/ 同时也要修改assignment的operator()
rtn.^HF al1Nmc# template < typename T2 >
yx\I&\i T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
^q}cy1"j" 现在代码看起来就很一致了。
))xP]Mu v Oz1S*<]=,~ 六. 问题2:链式操作
FzzV% 现在让我们来看看如何处理链式操作。
gp(: o$ 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。
b?]Lx.l- 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。
/H'F4-> 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。
[bh8Nj\E 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
/^\UB
fE Qq{>]5<
template < typename T >
%] #XI r struct result_1
t3 rQ5m {
GwM(E^AG typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
<$@*'i^7Ez } ;
U][\|8i 7^FJ+gN8b 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
!v\_<8 ),rd7GB> template < typename T >
w!--K9 struct ref
:406Oa {
W lHK typedef T & reference;
X:kr$ } ;
> }fw7 X template < typename T >
GX#SCZ&}C struct ref < T &>
y!u=]BE
{
J ?^R1 typedef T & reference;
xcM*D3 } ;
6d{&1-@> (iJ9ekB 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
3aUWQP2 Vo`,|3^ template < typename T >
8Cef ]@x typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
E(-@F%Q {
"n%0L4J return l(t) = r(t);
Ql]+,^kA@ }
~]V}wZt>h 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。
8nE}RD7bx 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
:lE_hY $I|6v 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
r7Zx<c _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
=-%10lOI _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
PD$'
~2 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
z,K;GZuP 最后的布局是:
P}~nL
Add
f >$V:e([
/ \
EPiZe- Divide 5
jt`\n1q) / \
60z8U#upM _1 3
hCpcX"wND 似乎一切都解决了?不。
_ K Ix7 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
T*{nf 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
ZwOX ,D OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
bnZ~jOHl d}^G790 template < typename Right >
AMre(lgh assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
%4,v2K Right & rt) const
)%wNVW 0C {
2+=:pc^ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
%EEQ^lm }
.K`EflN 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
wCgi@\ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
wfQ^3HL 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
b Od<x
>@ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
FH)_L1n 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
>K n7A 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
5>\~jf 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
)>;V72 1n!xsesSc template < class Action >
4A)@,t9+ class picker : public Action
Fk#$@^c@ {
4Kh0evZ public :
>/.w80<' picker( const Action & act) : Action(act) {}
#?C.%kD // all the operator overloaded
0s!';g Q } ;
de_%#k1:L p6X-P%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。
!:wA\mAd 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:
*X l,w2@ kp3%"i&hD template < typename Right >
O9ar|8y picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
^m['VK#? {
b_Dd$NC return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
B'&QLO| }
W2BZG(dm +3[8EM#g Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
b?K`DUju{0 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。
a.2Xl}2o5 =/Ph]f9 template < typename T > struct picker_maker
t.Yf8Gy {
(v}4,'dS typedef picker < constant_t < T > > result;
i]15g@ } ;
}D[j6+E template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
p(!d,YSE {
s("\]K typedef picker < T > result;
ipC
<p?PpR } ;
\:4SN&I~ D{rM 下面总的结构就有了:
W1_.wN$,5 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。
/|m0)H.> 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。
4n} a%ocv^ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
K05U>151 至此链式操作完美实现。
"\+.S]~ 6d(D>a T^icoX=c4 七. 问题3
<,*3Av 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。
+_1sFH` weH3\@ template < typename T1, typename T2 >
hgK
4;R ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=Q*x=}NH {
s#H_QOE return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
0.[tEnLZ }
qLV3Y?S!L CE @[Z 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:
}<^QW't_Y "0 $UnR template < typename T1, typename T2 >
Y94S!TbB struct result_2
Z&of-[) {
{zalfw{+
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
;;|.qgxc~ } ;
4L_)@n} :%>)S 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
)4TP{tp 这个差事就留给了holder自己。
1:!H`*DU& *yv@B!r Bo$dIn2_ template < int Order >
rK\9#[?x class holder;
tb4^+&.GS template <>
:DrF)1C class holder < 1 >
"hk {"0E {
t:"3MiM=c public :
hp`ZmLq/[ template < typename T >
jyB
Ys& v struct result_1
DTlId~Dyq {
;I?x;lH typedef T & result;
l b;P&V } ;
E=Vp%08( template < typename T1, typename T2 >
L1Jn@ struct result_2
)|/%]@` N {
g`C\pdX"B typedef T1 & result;
}T-'""* } ;
6{quO#! template < typename T >
&["e1ki typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
{&J~P&,k {
OA^6l# return (T & )r;
Y?$ }
f]_'icP template < typename T1, typename T2 >
0xY</S typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
p zZ+!d {
=*R6O, return (T1 & )r1;
_+.JTk }
q~^!Ck+#* } ;
[{`2FR:Cd Q'Tg0,,S template <>
'50}QY_R. class holder < 2 >
,q;?zcC7 {
<_c8F!K)T public :
bObsj] template < typename T >
Nz}PcWF/ struct result_1
d^f rKPB {
*%Fu/ typedef T & result;
5+Ao.3Xn } ;
#qFY`fVf1 template < typename T1, typename T2 >
eC94rcb}i{ struct result_2
S9{A}+"K {
jtUqrJFlQ typedef T2 & result;
&isKU8n
} ;
B$n 1k45 template < typename T >
SgYMPBh typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
}'*6 A {
ujzfy return (T & )r;
:yRv:`r3Lt }
2$ &B@\WY template < typename T1, typename T2 >
QIg'js$W typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
skBD2V4 {
oEX^U4/= return (T2 & )r2;
~Hu!iZ2] }
]T'7+5w } ;
T2 S fBs VFzIBgJ3 I]DD5l}\ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
gJCZ9{Nl 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
}8POm# 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
NJ]3qH a9UXg<4 return l(i, j) = r(i, j);
kIX1u<M~ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
!JyY&D~` ]jYFrOMy4S return ( int & )i;
SZEi+CRs0 return ( int & )j;
tJybR"NQ 最后执行i = j;
h[&"KA 可见,参数被正确的选择了。
`<7!Rh,tS^ u88wSe<\X !?v_. !LzA !sSq 4K 八. 中期总结
Mc<u?H 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
&
+*OV:[; 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
X^Z!!KTH 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
![sXR 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
wYg!H>5 Bp3E)l n_3R Q6 JXM]tV hHGuD2% L,[Q{:C S 九. 简化
]8}51y8 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
yu)^s!UY; 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
AYgXqmH~+ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
u*TC8!n 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
B\v+C!/f| +-*/&|^等
Pc_aEBq 2. 返回引用。
76wNZv)9 =,各种复合赋值等
}f]Y^>-Ux 3. 返回固定类型。
_'LZf=V0 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
-(t7>s 4. 原样返回。
pF4Z4?W operator,
=E5bM_P<K 5. 返回解引用的类型。
__2<v?\ operator*(单目)
==& y9e 6. 返回地址。
2ozh!8aL operator&(单目)
t*=[RS* 7. 下表访问返回类型。
r!+{In+Z operator[]
W*t]
d 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
wWy;dma# operator<<和operator>>
TI8r/P?
]V 'gvR?[!t OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
n{FjFlX2= 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
G$>QH-p XTo7fbW* template < typename Left >
}:Gs , struct value_return
sVK?sBs] {
o`,~#P| template < typename T >
IQRuqp KL struct result_1
qyv=ot0"~F {
68Gywk3]=u typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
_ i}W1i } ;
C/IF~<B Aj)Q#Fd[ template < typename T1, typename T2 >
xwf-kwF8^ struct result_2
nUOi~cs {
t/\ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
?B1Zfu0 } ;
pA6KiY& } ;
}=5>h' < eHuJFM M'PZ{6; 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
njF$1? )sq Lr:Qc#2 下面我们来剥离functor中的operator()
?: yz/9( 首先operator里面的代码全是下面的形式:
du66a+@t IHni1 return l(t) op r(t)
A~2)ZdAN return l(t1, t2) op r(t1, t2)
N)H "'#- return op l(t)
XP:A"WK" return op l(t1, t2)
lL:a}#qxU return l(t) op
N2v/< return l(t1, t2) op
|QDoi[
* return l(t)[r(t)]
IT1YF.i return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
cm(*F0< C/!.VMl^ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
4|=>gdW)KN 单目: return f(l(t), r(t));
?vFy3 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Lwr's'ao. 双目: return f(l(t));
^_;'9YD return f(l(t1, t2));
wqb4w7% 下面就是f的实现,以operator/为例
z3jkxWAZ 6^ wI^`NI struct meta_divide
X0VSa{ {
mdWA5p( template < typename T1, typename T2 >
>
S>*JP static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
R}ki%i5| {
Io1j%T#ZT return t1 / t2;
2'DCB{Jv }
)l7XZ_gw' } ;
;=Ma+d# C\EIaLN< 这个工作可以让宏来做:
7$'AH:K jk9f{Iu #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
D\acA?d` template < typename T1, typename T2 > \
{^WK#$] static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
@>)VQf8s1 以后可以直接用
-&Z!b!jN DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
w+g29 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
y9r4]45 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
>}+{;d xB
*b7-a `tk oS 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
gQy%T] Ghgn<YG template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
HwUaaK
class unary_op : public Rettype
yQ$irS? {
wa"0`a:`; Left l;
rwRZGd *p public :
^dI;B27E* unary_op( const Left & l) : l(l) {}
CS7b3p!I CO
wcus template < typename T >
5/=$p:E> typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
';tlV
u {
~#r>@C return FuncType::execute(l(t));
aZN?V}^+ }
FDMQLx f Z hfp>D template < typename T1, typename T2 >
Uwc%'=@ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Lce,]z\_ {
&C9IR,& return FuncType::execute(l(t1, t2));
AY AU }
\@gV$+{9 } ;
A{+/$7vek UP-eKK'z 5 pCicwea# 同样还可以申明一个binary_op
ZISIW! uY]';OtG template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
.g#}2:3 class binary_op : public Rettype
4uXGpsL {
K4Q{U@ZJ Left l;
OrkcY39"~a Right r;
&FXf]9
_X public :
q" VmuQ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
suN6(p(. !db=Iz5) template < typename T >
2{ F-@}= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
j1_>>xB {
Wg|6{'a return FuncType::execute(l(t), r(t));
REh"/d }
8W&1"h` K*@?BE template < typename T1, typename T2 >
k79OMf<v typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-wn-PB@r {
+~5Lo'^ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
o?a2wY^_ }
L4 po1 } ;
/@`"&@W' G8repY 6s@!Yn|? 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
x1@,k=qrd 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
>WZ.Dj0n DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
F 'uqL+jVO 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
:` SIuu~@ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
RuHDAJ"&a 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
zA#pgX[# 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
b 8@}Jv 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
i+`8$uz 下面是修改过的unary_op
,a5q62)q Ftyxz&-4$p template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
zZ[kU1Fyv class unary_op
`{#""I^_ {
AF:_&gF Left l;
L'wR$ =c6d$ public :
^tTM
7 }9ulHiR unary_op( const Left & l) : l(l) {}
) 8xbc&M c]*yo template < typename T >
9O- otAGM struct result_1
8$uq60JK {
qjRbsD> typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
g0 Q,]\~ } ;
iZ]^JPU} rO}1E<g
( template < typename T1, typename T2 >
%p\~ struct result_2
/
B!j`UK {
\4 b^*`d typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
9"[,9HN } ;
PS~_a YMo8C( template < typename T1, typename T2 >
E?]$Y[KJKs typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
IR"C? {
7^>~k}H return OpClass::execute(lt(t1, t2));
H ezbCwsx& }
+P))*0(c_ }X9&!A8z template < typename T >
P*k n}: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3uw3[
SR1 {
N!7?D'y
return OpClass::execute(lt(t));
l(1.Ll
}
5B%KiE&p xZ'C(~t } ;
3=wcA/"! O=K0KOj \>\ERVEd 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
z&9ljQ
iF 好啦,现在才真正完美了。
s58dHnj5+ 现在在picker里面就可以这么添加了:
hrX/,D -c CL7_3^2qI template < typename Right >
\6AM?}v picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
rX^uHq8 {
N(i.E5&9 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
C#[P<= v }
vAP1PQX; 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。
b|V<Kp &am<_Tn*3 fx>QP?Z U^}7DJ ?*
+>T@MH 十. bind
I`+,I`~u 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。
"uplk8iCJ 先来分析一下一段例子
#y&5pP:@ y /vc\e xsU%?"r int foo( int x, int y) { return x - y;}
(e;/Smol bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
_k}Qe; bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
#bcZ:D@FC 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。
papMC"<g$ 我们来写个简单的。
D<70rBf2 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
$J4)z&%dr 对于函数对象类的版本:
[kkhVi5;A 3ylSO73R template < typename Func >
;pL!cG@ struct functor_trait
(-J'x%2) {
aY4v'[ typedef typename Func::result_type result_type;
X#by Dg } ;
|"}7)[BW} 对于无参数函数的版本:
8@doKOA~T ~zZOogM< template < typename Ret >
M]%dFQ struct functor_trait < Ret ( * )() >
{ Mf-?_% {
ga,kKPL typedef Ret result_type;
x;SY80D } ;
~p'|A}9[/ 对于单参数函数的版本:
'JgCl'k, 4YY!oDN: template < typename Ret, typename V1 >
CY':'aWfa< struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
X {
Y4N7# 5 typedef Ret result_type;
Js:U1q } ;
;I@\}!%H 对于双参数函数的版本:
/)RH-_63 |oOAy template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
3zmbx~| =\ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
P(-
{
/j3",N+I typedef Ret result_type;
ZJ+ad,?, } ;
J(8?6&=ck 等等。。。
2xUgM}e 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
-G7)Y: KL!cPnAUu template < typename Func >
\HrtPm`e struct func_return
cBbumf 9C {
r#oJch= template < typename T >
|Ch,C struct result_1
o[RwK {
q77qdmq7 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
|aU8WRq } ;
Q(Yn8t cDYOJu. template < typename T1, typename T2 >
]Ar,HaX- struct result_2
RnC+]J+?4 {
GJ`._ju typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-Ju;i< } ;
ukVBC"Ny } ;
ue?3;BF 5 a>-qHX-l Z0v?3v}9^ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
]1zud @*|UyK. template < typename Func, typename aPicker >
]a.^F class binder_1
;"#y HP` {
KT 6ppo Func fn;
#=0 BjW* aPicker pk;
ZI4dD.B public :
F/1m&1t B#`'h~(7 template < typename T >
1R yE8DdP struct result_1
gH,Pz {
h 2JmRO typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
=z"8#_3A } ;
t_16icF9U PJ&L7 template < typename T1, typename T2 >
$0OOH4 struct result_2
&PApO{#Q {
ai?N!RX%H typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
O#):*II`9 } ;
yJ]Va $M x![.C,O binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
V
)UtU
L 3b#L*- template < typename T >
Ahbh,U typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]
>w@@A {
&tf(vU;,' return fn(pk(t));
k'
Fu&r }
A)j!Wgs^z template < typename T1, typename T2 >
~H
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}kItVx {
G; W2Z, return fn(pk(t1, t2));
K0B<9Wi| }
Fv)E:PnKC } ;
g)ZMU^1 O^6anUV0 D@.qdRc3 一目了然不是么?
|N)),/R_ 最后实现bind
>!lpI5'Z& NOkgG0Z dKD:mU",M template < typename Func, typename aPicker >
%,<Ki]F picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
."O%pL]!/b {
SsZSR.tD return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
z$~F9Es9 }
I
S'Uuuz7g %K=_ 2个以上参数的bind可以同理实现。
.L;e:cvx 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。
@OFxnF` X6(s][Wn 十一. phoenix
a]%sks Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
u8%X~K\ h~CLJoK< for_each(v.begin(), v.end(),
|6^%_kO!| (
75>Ok / do_
.L"IG=Uh# [
-r3
s{HO cout << _1 << " , "
u3,O)[qV ]
Uey'c1 .while_( -- _1),
]e7?l/N[ cout << var( " \n " )
L@zhbWY )
E]m?R 4 );
aHYISjZ]> `F&~SU, 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:
*TI?tD 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
`]@=Hx( operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
6@8z3JW.A 那么我们就照着这个思路来实现吧:
79d(UG'O XpE847!soL Suo$wZ7J template < typename Cond, typename Actor >
}P{Wk7#Jq class do_while
gGM QRRq {
s0D4K Cond cd;
jf)l; \u Actor act;
XQfmD;U public :
-}h^'# template < typename T >
M;OMsRCVO struct result_1
{i8zM6eC {
~7*2Jp' typedef int result_type;
<m1v+cnqo } ;
-MTYtw( Kr|.I2?" do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
`JPkho Vq{3:QBR template < typename T >
$6D*G-*8 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(*Q:'2e {
K5XW&|tY! do
Av5:/c.B {
MpZ\j act(t);
E!mv} }
'x"(OdM:[ while (cd(t));
2=0HQXXrq return 0 ;
'U`;4AN }
w=rD8@ } ;
u-4@[*^T$ vW vu&3tx DU]KD%kl 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
VHl1f7%@H 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。
A%$~ 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。
$8HiX6r 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。
R(VOHFvW6 下面就是产生这个functor的类:
'/@wk#, k>.8 lc\ PcU~1m1 template < typename Actor >
8 p[n>qV9 class do_while_actor
Q3&q%n|< {
!8cV."~ Actor act;
>-<iY4|[d public :
^V96lKt/ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
hEsiAbTyF C}Kl! template < typename Cond >
+FqE fY4j picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
F N=WU<
5 } ;
$GGaR x T>L?\- lG94^|U 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
A(
vdlj 最后,是那个do_
N1Ag. 6b'.WB]- >,]8iMh class do_while_invoker
*tEqu%N1' {
(uDd_@a9t public :
vI5lp5( -3 template < typename Actor >
p`c_5!H do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
)hj:Xpj9# {
E
BBd return do_while_actor < Actor > (act);
4m1r@
$ }
KAFR.h:p9 } do_;
NE8W--Cg| g""GQeR 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
-YKy"
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
]FTi2B{}H 最后来说说怎么处理break和continue
>5L_t 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。
~qGW94 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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