一. 什么是Lambda
}U'9 d#N 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
C1_0 9Vc 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,
[7PC\ fWA#n >F7HKwg}Z H%l-@::+$ class filler
C;:=r:bth {
(=u!E+N public :
~
e?af void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
QlB9m2XB } ;
\36 G``e nU{Qi;0 ]}'bRq*] 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:
4"eFR'g /PSXuVtu5 1qAE)8ie <ivG(a*=] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
%-fXa2 36co'a4, ^C~_}/cZ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Xa>'DO2 'vtJl ygja{W. V0A> + 二. 战前分析
d<xi/ 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。
;k@]"&t 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
HP*{1Q@5 *A48shfO AEj%8jh for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
RrBG=V /* --------------------------------------------- */
aKW-(5<JW vector < int *> vp( 10 );
:D3:`P>,c transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
1hi /* --------------------------------------------- */
/8]K}yvR sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
-32P}58R /* --------------------------------------------- */
XgVhb<l_ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
ehB'@_y /* --------------------------------------------- */
6FUcg40Y for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
.'66]QW /* --------------------------------------------- */
I__b$ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Tz6I7S-w dR=sdqS#J Tw$tE: R73@!5N% 看了之后,我们可以思考一些问题:
RgH 6l2 1._1, _2是什么?
v9@_DlV\ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
ua=7YG 2._1 = 1是在做什么?
V!. Y M)B 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
onmkg}&_ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
I&i6-xp PtQ[({d3R *wx%jbJo 三. 动工
Sx~mc_ekY 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
hunlKIg W.{+0xx H~#$AD+H JT<JS6vw# template < typename T >
'tkQz class assignment
MaPhG<? {
%$b}o7U"s T value;
UzSDXhzObf public :
URj)]wp/ assignment( const T & v) : value(v) {}
O251. hXK template < typename T2 >
Sru0j/|H\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
*^{j!U37s } ;
d,i4WKp fO5L[U^` aLLI\3 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
uIO?4\s&G 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
1Ci^e7|? ]QY-LO( =ePwGm1:c z7?SuJ class holder
yMkR)HY {
7~1Fy{tc public :
89 m., template < typename T >
Z3wdk6%:} assignment < T > operator = ( const T & t) const
^FNju/b {
9i_@3OVl return assignment < T > (t);
Z;+;_Cw }
"UY34a^I } ;
nXy" Lfa&JKd p;o "i_! 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
&'PLOyWw e)-$#qW static holder _1;
[-W~o.` Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
hB>FJZQ_ e 5(|9*t for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Zd-QZ<c";t 而不用手动写一个函数对象。
3zfiegY@wm ~3Qa-s;g *b{Hj'H aH /'VuMMJ2 四. 问题分析
8(NS;? 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。
=kq<J-:#R 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。
beYGP 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
,=@WE>ip 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
d8
v9[4 下面我们可以对这几个问题进行分析。
V$$9Rh 1=>b\"P#E 五. 问题1:一致性
k'F*uS
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?|
w0=/V[fs 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
\zA3H$Df~ Fm&f struct holder
'>bn94$ {
=*-ac //
GM^H
)8U template < typename T >
r
da: ~ T & operator ()( const T & r) const
.;bU["fn) {
b/T k$& return (T & )r;
pXQ$n:e }
S:g6z'e1 } ;
L1 k ) .V,zmI 这样的话assignment也必须相应改动:
X?r$o>db 3S>rc0]6 template < typename Left, typename Right >
qgWsf-di= class assignment
$LU|wW {
Mz)
r' Left l;
n
sN n>{ Right r;
a|dgK+[ public :
RcR-sbR assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
D&N3LH template < typename T2 >
vgNrHq&2q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
h^WMv
*2 } ;
C^]UK PK{FQ3b2{ 同时,holder的operator=也需要改动:
mMu+MXTk< IK4(r / template < typename T >
F2n4#b assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
3$_- 0> {
#w^Ot*{!N return assignment < holder, T > ( * this , t);
*r~6R }
SBi4i;qD :<
]sJfN 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。
u1z!OofN> 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
b'/:e#F JAwEu79sh return l(rhs) = r;
Mac :E__G 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。
`09[25? 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
pNQ@aJ &=Y%4vq template < typename Tp >
5Tidb$L;Du class constant_t
n-wOLH {
H\<PGC"_Y const Tp t;
hJ4 A5m. public :
u!VrMH constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
;'!h(H template < typename T >
I[06R const Tp & operator ()( const T & r) const
2of+KI: {
/Vv)00 return t;
+).=}.k }
{@"
F/G+ } ;
g'-hSV/@}@ tM:$H6m/( 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
6k7x7z 下面就可以修改holder的operator=了
dleLX%P `Y '-2Fv template < typename T >
%3K'[2F assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
4;IZ}9|G {
~dsx|G?p return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
[H`5mY@ }
${t$:0R,h fB4zqMSfE 同时也要修改assignment的operator()
yS#D$q2_ 5RSP.Vyx{ template < typename T2 >
S.C7%XU T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Yka>r9wr 现在代码看起来就很一致了。
OtT*)8*c aMgg[g9>t 六. 问题2:链式操作
eQ#"-i 现在让我们来看看如何处理链式操作。
U!lWP#m 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。
R~dWblv 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。
&b19s=Z, 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。
?/Aql_?3 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
4`"Q!T_' $*9:a3>zny template < typename T >
K}LF ${bS struct result_1
. Eb=KG {
LA,G>#?H typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
U}-hV@y
} ;
s*>B"#En DK%@[D 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
DeN$YE#* 5XNFu C9E template < typename T >
B@vup {Kg struct ref
!ZN"(0#qz {
'sjks sy.3 typedef T & reference;
{\k:?w4 } ;
dpcv'cRfw template < typename T >
r?Pk}Q struct ref < T &>
Op iVQr: {
p1\EC#Q typedef T & reference;
<2w41QZX } ;
UzkX;UA Hn?v/3 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Hg[AulNna f[$Z<:D-ve template < typename T >
W TC/mcS typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
*&F~<HC2+ {
QnH~'
k return l(t) = r(t);
yjChnp
Cc }
pH?"@ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
m8v=pab e 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
#X<s_.7DJ )-LSn 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
{/qq*0wa _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
cvnRd.& _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
^0"[l { +5 调用divide的对象返回一个add对象。
OFw93UJ Y 最后的布局是:
YYd!/@|N5 Add
Snas:#B! / \
g6q67m<h Divide 5
TUR2|J@n / \
2{-'`lfM% _1 3
eJZt&|7N 似乎一切都解决了?不。
G^w:c] 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
MSS0Sx<f 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
!r_2b! dy OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
J|o )c~ R<8!lQ4s template < typename Right >
t=r*/DxX= assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
&qeMYYY Right & rt) const
^:m7Qd?Z[ {
\;Q:a
/ur9 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
#mc GT\tQ }
(fnp\j3w 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
0$q)uip 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。
Yg3emn|a 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。
m[?gN&%nc 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。
Vg?
1&8> 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。
f!##R-A 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?
8>V)SAI' 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:
^$F1U,oi C%kIxa) template < class Action >
@EB2I+[ class picker : public Action
|1"n\4$ {
h-RL`X public :
+#
tmsv]2 picker( const Action & act) : Action(act) {}
\@:mq]Y // all the operator overloaded
3R$*G8v } ;
W&0KO-}ot {vAv ;m 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。
o51jw(wO 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:
EEO)b_( g%f6D%d)A template < typename Right >
<>6 DPHg~ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
6J%yo[A(w {
[>U =P` return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
NYp46; }
3 n=ftkI .uu[MzMIu Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
XSz)$9~hk 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
-85W/% x1R<oB| template < typename T > struct picker_maker
\#)w$O {
Oi4tG&q typedef picker < constant_t < T > > result;
XfH[:XG3 } ;
6.gk6 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
'nh^'i&0. {
:Z5Twb3h typedef picker < T > result;
xc6A&b>jI } ;
Q !G^CG ; )J\k2 下面总的结构就有了:
;B!u=_' 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。
YA%0{Tdxz 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。
Vi_6O; picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
*k
^?L 至此链式操作完美实现。
ua>YI _G=k^f_ O4A{GO^q 七. 问题3
&S+ooj 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。
/#I~iYPe uiIS4S_ template < typename T1, typename T2 >
80;^]l
??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
lcYjwA {
Z</.Ss 4 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
-7:_Dy }
(S1Co&SX C(kIj 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:
ct![eWsuB ~zT7 43 template < typename T1, typename T2 >
l's*HExR struct result_2
tKKQli4Mn4 {
:927y typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
&pZncm } ;
RYuR&0_{ d/Y#oVI 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?
wmnh7'|0u 这个差事就留给了holder自己。
A
2Rp X(*MHBd
c
1o8 template < int Order >
6@;
P class holder;
XPQY*.l&. template <>
;_Z[' % class holder < 1 >
(N
:vDq' {
c}r"O8M public :
W 2.Ap template < typename T >
o-_H+p6a struct result_1
A$ Ok^ {
tzV^.QWm typedef T & result;
9B<aYp) } ;
4RoE>m1[G template < typename T1, typename T2 >
g,]GzHV1 struct result_2
;fGh]i {
'$\O*e' typedef T1 & result;
{f:%+h } ;
WYXh1_nyk template < typename T >
'| rhm typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
/U5!]7&gB {
RJk4 2;] return (T & )r;
YwnYTt }
oZwu`~h Y template < typename T1, typename T2 >
hWD%_"yhd typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
"9bd;Tt: {
vkE a[7 return (T1 & )r1;
]<Kkq! }
"';K$&,[ } ;
GLtd6; V d !=AS template <>
?3=y]Vb+ class holder < 2 >
I )wc&>Lc {
)]M,OMYq- public :
_-5| "oJ template < typename T >
]CxDm struct result_1
OH/!Ky\@ {
6Mh"{N7 typedef T & result;
#Q'j^y7=z } ;
V18A|]k template < typename T1, typename T2 >
^LAnR>mz^r struct result_2
&Xh_`*]ox {
:^H2D=z@ typedef T2 & result;
N/6!|F } ;
^Cy=L] template < typename T >
s@D/.X typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
uyDPWnYk {
@P@{%I return (T & )r;
A} v;uNS] }
^i8"eF template < typename T1, typename T2 >
u%sfHGrH typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
hh7unHt- {
(bp4ly^ return (T2 & )r2;
JBk >|q" }
^aR^M\38 } ;
i#bcjH eY\w?pT2 9oQ$w?=#$ 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> >。
PT39VI
= 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
)0?u_Z]w9 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
-]<<}@NF Nbb2wr9A return l(i, j) = r(i, j);
8@,8j!$8G 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
s((c@)M }?^]-`b return ( int & )i;
d}Xb8SaE%c return ( int & )j;
lsA?|4`mn 最后执行i = j;
%sCG}?
y 可见,参数被正确的选择了。
sWv!ig_ sZPyEIXie 9%Qlg4~<s V
`7(75 OF/hD2V 八. 中期总结
[P*zm 8b 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
&oxHVZJ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
~$d(@T& 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
D6,Ol4d 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
kX%vTl7F g&I|@$\ ;
,n}>iTE suHisc* {PKf]m {uN-bl?o 九. 简化
M$s9 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。
EGVS8YP>h 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
LK+67Y{25 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:
@{{6Nd5 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
IoZ_zz0 +-*/&|^等
bF'Jm*f 2. 返回引用。
DT3"uJTt =,各种复合赋值等
~,7Tj 3. 返回固定类型。
>|aVGY 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
KAg-M# 4. 原样返回。
9AJ"C7 operator,
K57u87=*X? 5. 返回解引用的类型。
MU:q`DRr operator*(单目)
i} 5M'~F 6. 返回地址。
apjoIO-< operator&(单目)
Q zp!)i 7. 下表访问返回类型。
RQ;w$I\ operator[]
$Y M(NC 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
C#n.hgo>I operator<<和operator>>
tMH2 SP"t2LTP OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
*Hz]<b? 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
fd$nAE @MP ;/o+ template < typename Left >
*k@D4F ruP struct value_return
QB3er]y0% {
dU-nE5 template < typename T >
k)9+;bKQQ struct result_1
3
$a; {
1`GW>ZKv typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
DE+k'8\T } ;
UCj{
& sQ.t3a3m template < typename T1, typename T2 >
57KrDxE} struct result_2
yz"hU {
5mX^{V&^ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
ZCuo YE$g } ;
wxJoWbn } ;
<99/7># k$GtzjN 2~R%_r+< 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
5Q\ hd*+g wjXv{EsMq 下面我们来剥离functor中的operator()
#v; :K8 首先operator里面的代码全是下面的形式:
!v8](UI8- qu&p)*M5 return l(t) op r(t)
$]rC-K:Z return l(t1, t2) op r(t1, t2)
0g9y4z{H return op l(t)
Xk!wT2; return op l(t1, t2)
\-SC-c return l(t) op
-]t>'Q? return l(t1, t2) op
9/_~YY=/h return l(t)[r(t)]
Hb/8X
!= return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
nk;^sq4M: a$\Bt_ 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:
r
uIgo B 单目: return f(l(t), r(t));
Xzl$Qc return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Xck`"RU<xA 双目: return f(l(t));
=;(L$:l~ return f(l(t1, t2));
~E/=nv$ 下面就是f的实现,以operator/为例
v#EFklOP I^HwXp([ struct meta_divide
kj6H+@
{ {
vR&b2G7o template < typename T1, typename T2 >
!#zO% static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
~~=]_lwyK% {
eV~"T2!Sb return t1 / t2;
z;MPp#Y }
D8{,}@ } ;
U }AIOtUw ?L0 |$#Iw 这个工作可以让宏来做:
X` J86G ) B*t1Y<>x #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
*s<cgPKJ@ template < typename T1, typename T2 > \
G1\F7A static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
vCXmu_S4^> 以后可以直接用
w
^?#xU1.i DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
j^WYMr, 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
j+rY (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
"l hj1zZ 0wCQPvO
|3^U\r^zo 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
A!Tm[oqu *(qj!U43 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
zXU
g( xu class unary_op : public Rettype
@vB-.XU {
CI-1>= "OE Left l;
ahQY-%> public :
4j8$&~/ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
{pA&Q{ ^ mi.,Z`]o template < typename T >
kBxEp/y typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MkhD*\D
/ {
)+DDIq return FuncType::execute(l(t));
w!z*?k=Da }
X%iJPJLza K7@|2;e template < typename T1, typename T2 >
JPHM+3v typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|KY-kRN7 {
<LzxnTx= return FuncType::execute(l(t1, t2));
V%z?wDC }
ens]?,`0 } ;
*[m:4\ y/:%S2za> d!4TwpIgx 同样还可以申明一个binary_op
(z8;J>7 R7K`9 c1f6 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
I ~^Xw7 class binary_op : public Rettype
!XM<`H/ {
uE<8L(*B Left l;
^B%c3U$o Right r;
g"k4Z public :
B:Ft(, binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
a
9{:ot8, _aBy>=2c$ template < typename T >
u!&T}i: typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5423Ky< {
\yZVn6GVr return FuncType::execute(l(t), r(t));
i7Cuc+j8 }
3%Eu$|B :U *8S\$ template < typename T1, typename T2 >
n#}~/\P6 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^#Mp@HK {
F" M return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
4w#2m>. }
Srz8sm; } ;
sp
MYn&p wGw~ F:z }+bo?~2E& 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
dJ#go*Gn 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
O9E:QN<U`* DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
LokH4A17U 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
J3~%9MCJ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
j7QK8O$XL 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。。。
4/k`gT4 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
e9
@{[ 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)
wu><a!3`=o 下面是修改过的unary_op
/-i m
g^^ H(tC4'tA template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
D[?;+g/ class unary_op
!icI Rqcf= {
w-2#CX8jY Left l;
s^SU6P/] "(vK.-T public :
^1vKhO+p$ 2~l7WW+lx, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
F_9
4k k52IvB@2 template < typename T >
PH%'^YAl7 struct result_1
# ACT&J {
sW'_K.z typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
[7d(PEQL` } ;
~*"ZF-c, C:}1r template < typename T1, typename T2 >
iETUBZ struct result_2
~[dL:=?c {
}A,!|m4 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
KvEv0L<ky } ;
7s3=Fa:9Q c"-X:m" template < typename T1, typename T2 >
XzSl"U PYH typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@eeI4Jz {
U,Uy0s2r return OpClass::execute(lt(t1, t2));
od5nRb }
m;\nMdn \#LDX,= template < typename T >
rab$[?] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
FU/:'/ L {
5>+@.hPX return OpClass::execute(lt(t));
TfT^.p* }
?jUgDwc(w /3Gq&[R{ } ;
.r{t&HO;Y M2p|&Z% 8<mloM-4 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
YY :{/0? 好啦,现在才真正完美了。
c0o Z7)*} 现在在picker里面就可以这么添加了:
az:}RE3o 1 :$#a template < typename Right >
>l><d!hw picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
wdfbl_`T {
iQ(j_i'+!I return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
k}qQG}hB }
1.k=ji$D0 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
dor1(@no| |;xEKnF ,Yx<"2 W #b;k+<n[X mRRZ/m?A( 十. bind
[?|yQ x 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
E:B"!Y6 先来分析一下一段例子
%&&)[ }4!}vkVx !j`<iPI7B int foo( int x, int y) { return x - y;}
UkpTK8>& bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
kP+,x H)1 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
/;+\6(+X 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
3@\/5I xn 我们来写个简单的。
e)B1)c 8s 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
B>>_t2IU 对于函数对象类的版本:
8 yi#] 5`Q dm[cl~[
Q template < typename Func >
>'W,8F struct functor_trait
R:&y@/JY8[ {
Z!~_#_Ugl typedef typename Func::result_type result_type;
{6 h 1
} ;
.Z'NH
wCy 对于无参数函数的版本:
\wsVO"/ NQ;X|$!zH template < typename Ret >
97\K ]Tr struct functor_trait < Ret ( * )() >
f_n {
]r3/hDRDL@ typedef Ret result_type;
k(^TXUK\o } ;
|v8hg])I+ 对于单参数函数的版本:
bRyxP2 ym%` l! template < typename Ret, typename V1 >
1E
/G+pm struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
qpjZ-[UC {
(}6\_k[}m typedef Ret result_type;
ZCj1Cz]"l< } ;
n
nAtXVy 对于双参数函数的版本:
035jU ' keRLai7h template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Y)F(-H) struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
7F0J*M {
,'HjL:r typedef Ret result_type;
)Cj1VjAg
} ;
M0xhcU_ 等等。。。
HM0&% 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
WwTl|wgvyI M>m!\bb%. template < typename Func >
@@K/0:], struct func_return
Vdxo {
'_4apyq| template < typename T >
_,60pr3D' struct result_1
9uWg4U {
n/(}|xYU typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
(>A#|N1U } ;
Miw=2F !ITM:% template < typename T1, typename T2 >
0j4n11# struct result_2
y[.lfW?) {
-ak.wwx\ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
FWW@t1) } ;
/iM1 } ;
3e^0W_>6 0(Y,Q(JTo& !Whx^B: 最后一个单参数binder就很容易写出来了
K) qGH[kd template < typename Func, typename aPicker >
lMu9Dp class binder_1
9y&;6V.' {
Xw'sh#i2 Func fn;
$8U$.~v aPicker pk;
m-\_L=QzM public :
4(P<'FK $ F*#!hWtb template < typename T >
mMXDzAllB struct result_1
KzV|::S^ {
C^,baCX typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
z(Uz<*h8 } ;
iOEBjj;C :3R3>o6m template < typename T1, typename T2 >
a@jM%VZ struct result_2
OET/4(C {
'@+q_v@Jl typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Ew{*)r)m } ;
d9S?dx w=(dJ(7gu binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
BNjMq H.XyNtJ template < typename T >
qS! Lt3+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~=c5q {
-f ~1Id return fn(pk(t));
zE1=P/N }
QnBWZUI template < typename T1, typename T2 >
xg,
9~f[ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,N,@9p {
24 [cU return fn(pk(t1, t2));
u? >x }
cSB_b.@"1 } ;
8(Ptse
, >gL&a#<S n_]B5U 一目了然不是么?
qvo!nr7 最后实现bind
(?'vT% (_FeX22+ {ixKc template < typename Func, typename aPicker >
6(7{|iY
picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Q%q;=a {
hG~.Sc:G return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
(-0d@eqw }
:}fA98S Tf!6N<dRXR 2个以上参数的bind可以同理实现。
VByA6^JR 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。
&E0^Jz +RM!j9Rq 十一. phoenix
MHt
~ZVH Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
$v2t6wS," f
]_ki for_each(v.begin(), v.end(),
&g90q (
/^jl||'H,: do_
:oW 16m1` [
XSN=0N!GB cout << _1 << " , "
P8h|2,c% ]
JBHPI@Qt% .while_( -- _1),
XaE*$: cout << var( " \n " )
H)Me!^@[D )
'j{o!T0 );
p ]jLs|tat n05GM.|*s 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:
qTbc?S46pt 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
_]ZlGq!L operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
JBq6Qg 那么我们就照着这个思路来实现吧:
'J0I$-QYk XPdqE`w=$p CF-tod template < typename Cond, typename Actor >
l?_Fy_fBt class do_while
rrE f<A} {
/DHV-L Cond cd;
Iy;"ht6 Actor act;
C7W<7DBf public :
%zY5'$v ` template < typename T >
tUOY`]0 struct result_1
Nc[N 11?O {
t OJyj49^a typedef int result_type;
%ueD3;V } ;
}.8yKj^p +Tx_q1/f5X do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
`ItoL7bi kzK9. template < typename T >
x%ccNP0 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
KrG,T5 {
NhTJB7 do
>iG3!Td)y {
-@]b7J?`k act(t);
6!itr" }
6XCFL-o- while (cd(t));
Ja&S_'P[ return 0 ;
&M3KJ I0L }
yDZm)|<. } ;
dP_bFU zg ,gG RCp pJ1\@G 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
/+`%u&< 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
m:0[as= 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
3'i(wI~<[ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
%LmsywPPp 下面就是产生这个functor的类:
=6 zK1Z FVL{KNW~i !'[?cEog template < typename Actor >
x3U>5F@ class do_while_actor
:/$_eg0A {
<ty]z!B Actor act;
L[nDjQn" public :
'xnI Nu do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
7 p!ROl^ rx9y^E5T`; template < typename Cond >
?>V>6cDQ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
YjL'GmL< } ;
[Pjitw/? v#s*I/kw a-FI`Dv 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
-nHkO&&R 最后,是那个do_
[YODyf}M>\ :O&jm.2m T2rBH]5 class do_while_invoker
iV#A-9 {
kQd|qZ=:w public :
:06.b:_ template < typename Actor >
/|H9Gm do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
3 4%B0 {
^LB] return do_while_actor < Actor > (act);
uH'? Ikx" }
8L_OH } do_;
/ bH2Z :Ru8Nm 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
%-K5sIz 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
84e8z { 最后来说说怎么处理break和continue
-z-yk~F 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。
;&}z
L.!jo 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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