一. 什么是Lambda
\~BDm 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
8a_[B~ 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,
8[|UgI,>z 4n
%?YQ[t kKPi:G52F W`"uu.~f class filler
+uBLk0/)> {
2_ :n public :
P\]B< void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
70lfb` } ;
U,+[5sbo v^ /Q 8Q
.AYj'Y 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:
`'\t$nU rU;RGz6} r1<F avy"r$v_& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Ja SI^go Ug:\ Qj3a_p$)P 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
,ZQZ}`x( <BO)E( !r`, =jK" 1Nu1BLPm 二. 战前分析
uZZU{U9h 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。
_;4 [Q1 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
n39t}`WIl .TE?KI
R/^u/~< for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
`+t.!tv! /* --------------------------------------------- */
l~D N1z6` vector < int *> vp( 10 );
>6oOZbUY0 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
|A%<Z( /* --------------------------------------------- */
:QWq"cBem sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
J*l4|^i< /* --------------------------------------------- */
oQv3GpO int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
\}~s2Y5j /* --------------------------------------------- */
Y-'78BJk for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
UxD5eJJ /* --------------------------------------------- */
Kf 2jD4z} for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
fK&e7j`qO @:tj<\G] G&;j6<h l be e5 看了之后,我们可以思考一些问题:
Z4){
7|~a 1._1, _2是什么?
$7QoMV 8V 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
zE)~0v4 2._1 = 1是在做什么?
Fb/XC:AD 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
QI]Ih Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
Sa"9^_.2# 'TTUN=y ~2d:Q6 三. 动工
.[u>V 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
g~BoFc.V2~ c8Q]!p+Yp cEe?*\G *cTO7$\[ template < typename T >
U$H@ jJ* class assignment
# wc \T {
^FZ^6* T value;
w'X]M#Q>< public :
oo=#XZkk assignment( const T & v) : value(v) {}
*_ +7ni template < typename T2 >
Gn)y>
AN T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
"lNzGi-H } ;
]I/Vb s M0|'f' .)|a2d ~F 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
GpbC
M~x 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
cECi') htm{!Z]s0 q>s-Y| 4wi(? class holder
w[_x(Ojq; {
=SD\Q!fA public :
\<vNVz7.D template < typename T >
fbFX4?- assignment < T > operator = ( const T & t) const
4f~["[*ea {
ES<{4<Kpx return assignment < T > (t);
_MWM;f`b }
VD4C::J } ;
7ZUiY y<XlRTy[} +%N
KQ'49I 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:
=e><z9hY L:M0pk{T static holder _1;
q{die[J Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
*2}O-e ;eigOU] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
eQO#Qso] 而不用手动写一个函数对象。
!3oKmL5 $KjTa#[RX7 kCUT ^ w62=06`@ 四. 问题分析
Q,Z*8FH= 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
`(0LK%w 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
bXYA5wG 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
h{lDxOH* 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
44\>gI< 下面我们可以对这几个问题进行分析。
7@a 0$coP 8u2+tB 五. 问题1:一致性
ni 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?|
aFY_:.o2k` 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
A>NsKWf{ NYABmI/0c struct holder
Ip}Vb6} {
rVQX7l# YI //
rOD1_X- template < typename T >
_SZ5P>GIU T & operator ()( const T & r) const
gQ~5M'# {
g8ES8SM return (T & )r;
rZbEvS }
%Y4e9T". } ;
[ neXFp}S ~un%4]U 这样的话assignment也必须相应改动:
tLm867`c7 gLL-VvJ[ template < typename Left, typename Right >
8_uzpeRhJc class assignment
N0n^L|(R {
"`A :(<x Left l;
;]CVb`d Right r;
GR'Ti*Qi public :
~9D~7UR assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
^_p%Yv template < typename T2 >
G>T')A T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
l{P\No } ;
0"xPX#Cvj (#(Or 同时,holder的operator=也需要改动:
lS{r=y_0. kvsA]tK. template < typename T >
v7trr W} assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
{bF1\S]2 {
0)uYizJce return assignment < holder, T > ( * this , t);
}xn_6 }
vxN0,l Cd#E"dY6 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。
q]4pEip 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
ARh6V&Hi- w#G2-?aj return l(rhs) = r;
@?B6aD|jE 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。
Q^eJ4{Ya: 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
"oc$ [JTto!Ih$ template < typename Tp >
N4^5rrkL class constant_t
0vs0*;F; {
,*,sw:=2 const Tp t;
$*~Iu%Az public :
g?/XZ5$a5 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
){Mu~P template < typename T >
SKXBrD=- const Tp & operator ()( const T & r) const
x.DzViP/ {
ro| vh\y return t;
I#A2)V0P) }
(!K+P[g } ;
NVIWWX9? c^I0y! 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
#]KgUc5B 下面就可以修改holder的operator=了
8IY19>4'5J yOHXY& template < typename T >
3"
Vd==oK~ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
A{,n;; {
whc[@Tyx return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
x%BF{Sw }
V+B71\x< KI&:9j+M) 同时也要修改assignment的operator()
*FgJ|y6gk CyM}Hc&w template < typename T2 >
Ya4?{2h@+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
M^SuV 现在代码看起来就很一致了。
2M6dMvS ~I_owCVZ 六. 问题2:链式操作
8<PKKDgbfd 现在让我们来看看如何处理链式操作。
E[Bo4?s&^ 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。
D$Kea
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
W3pQ? 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
#V 43= 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
gT1P*N;v |'hLa template < typename T >
"G?9b struct result_1
oh}^?p {
-@bp4Z= typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
a5wDm } ;
M'jXve(=yF Q</h-skLZ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
E8[XG2ye +g\;bLT template < typename T >
o'UHStk struct ref
ubGs/Vzye {
VWvoQf^+ typedef T & reference;
^Vo"fI`=C } ;
g6' !v template < typename T >
IcoowZZ struct ref < T &>
70iH0j) {
>!BFt$sd typedef T & reference;
TgaYt\"i[ } ;
ju{%'D!d9 RV!<?[ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
-0|K,k W);W.:F template < typename T >
xh'^c^1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
#( uj$[o {
<'*4j\* return l(t) = r(t);
q Z\L }
@ ^.*$E5 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。
,/o(|sks 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
/t{=8v~ \|q-+4]@, 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
~mA7pOHj _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
L+R>%d
s _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
vfbe$4mH +5 调用divide的对象返回一个add对象。
TA)LPBG 最后的布局是:
k^*$^;z Add
,f<B}O / \
&va*IR Divide 5
(+MC<J/i / \
f)Y _1 3
A'g,:8Ou 似乎一切都解决了?不。
C_-E4I
Z) 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。
gM, &Spn 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。
QMb^&?;s 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:
5bfb!7-[i 5c;En6W template < typename Right >
AN10U;p/O assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Mo|yv[(K, Right & rt) const
jsWX 6(= {
WZ"W]Jyy{ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
on50+)uN }
J#@lV 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
zPBfiK_hV 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。
Xiju"Cup" 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。
gb_X?j%p7 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。
ADBpX> 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。
41'EA\V 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?
eBvW#Hzp 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:
kH2oK:lN t?.\|2 template < class Action >
#~e9h9 class picker : public Action
d$Em\*C {
{G.jB/ public :
h#O"Q+J9n picker( const Action & act) : Action(act) {}
)k~1, // all the operator overloaded
<ge}9pU)o^ } ;
wT%"5: A;t
zRe Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
}} # be 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
E0jUewG A^vvST%7 template < typename Right >
u*k*yWdr picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
=LqL@5Xr {
J";=d4Sd return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
_#(s2.h~J }
tQf!|]#J j@SYXKL~ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
4tnjXP8 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
;_p fwa4 \CwtX(6. template < typename T > struct picker_maker
%O_t`wz {
&%:*\_2s typedef picker < constant_t < T > > result;
_/Tlqzp } ;
25&nwz template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
V^vLN[8_\ {
fO+UHSC typedef picker < T > result;
N1s.3` } ;
u#!GMZJN H9:%6sds 下面总的结构就有了:
8 >dq=0: functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
q xSs
~Qc picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
##2`5i-x picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
"B?R|
Xg 至此链式操作完美实现。
D{W
SKn /Mx.:.A&$ kU(kU2u%9 七. 问题3
#!1IP~ 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。
Yg|"- BDp:9yau template < typename T1, typename T2 >
rFO_fIJno ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
soxfk+
9 {
+i4P,Lp return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
$>(9~Yh0 }
G V=OKf# D2Vv\f 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:
pd7O`.3 t#{x?cF template < typename T1, typename T2 >
*{Yi}d@h( struct result_2
R@OSqEnr {
PJ0Jjoh"Y typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
cp|:8 [ } ;
n{z8Ao% iA&oLu[y3 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?
qz87iJp& 这个差事就留给了holder自己。
+`9yZOaC# >mew"0Q KZZOi: template < int Order >
bu_/R~&3{ class holder;
YV4
:8At1 template <>
:+<t2^)rD class holder < 1 >
EZ*t$3.T {
Dl&PL public :
xg{VP7 template < typename T >
f~U#z7 struct result_1
K:uQ#W.& {
f%L:<4 typedef T & result;
c,.0d } ;
l$=Gvb template < typename T1, typename T2 >
prqT (1 struct result_2
=>e?l8`% {
'Z59<Y a&x typedef T1 & result;
f>O54T .L. } ;
<3)|44.o& template < typename T >
\u{Jf'g typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
R
!Fx)xj {
Kyu@>9Ok return (T & )r;
,cPkx~w0 }
[6G=yp template < typename T1, typename T2 >
{uEu>D$8 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Z4\tY^NI {
I7A7X* return (T1 & )r1;
G 2!}R }
ypgliq( } ;
IN<:P >G<4Ro" template <>
+jv}\Jt class holder < 2 >
G2=F8kL {
D8gQRQ public :
?U}sQ;c$ template < typename T >
vwm|I7/w struct result_1
y9=t;qH@| {
8?A@/ typedef T & result;
1bT'u5& } ;
]"C| qR* template < typename T1, typename T2 >
YGfA qI
y struct result_2
gHp'3SnS {
>c}:
typedef T2 & result;
q|R+x7x } ;
^8b~ZX template < typename T >
! Zno[R typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
QjehDwt| {
c5Z;%v |y return (T & )r;
;_>s0rUV }
b=V)?"e- template < typename T1, typename T2 >
CM`x>J typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
RA#\x. {
{bW"~_6} return (T2 & )r2;
qw6EP C }
UIO6|*ka } ;
0T7M_G'5Q u![4=w FP.(E9 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> >。
<GSQ2bX[ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
ww-XMz h 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
JqL<$mSep <ur KIu return l(i, j) = r(i, j);
T_3V/)%@ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
}P05eI Fsnw3/Nr return ( int & )i;
3s3a> return ( int & )j;
58M'r{8_ 最后执行i = j;
I[tAT[ < 可见,参数被正确的选择了。
>&*6Fqd
Tbe_xs^ LBW.*PHW z~GVvgd e_YW~z=6t 八. 中期总结
]R97n|s_ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
=~,$V<+c
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
sZ0g99eX 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
71K\.[ =- 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
L#@l(8. , LCH2r PpX{+^z-% L-^# 02 Bq~AU# \W3+VG2cA 九. 简化
s#'|{ 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。
*O2^{ C 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
}`+O$0A 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
% <8K^|w 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
^hQ:A4@q +-*/&|^等
s4\SX, 2. 返回引用。
X7'h@>R =,各种复合赋值等
qkIA,Kgy 3. 返回固定类型。
v 1`bDS?*Q 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
S/#) :,YS 4. 原样返回。
MAsWds`bpB operator,
u.ULS3`C/X 5. 返回解引用的类型。
f]@[4<N y operator*(单目)
},?-$eyX 6. 返回地址。
7H8GkuO operator&(单目)
44Seq 7. 下表访问返回类型。
P^'>dOI0w operator[]
9+WY@du+ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
*Y|lO operator<<和operator>>
34&u]4=L) V Z4nAG 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。
mafAC73 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
C=xo&I7 A"P\4 template < typename Left >
X=S}WKu struct value_return
)?=
kb {
ZwY`x') template < typename T >
m?
\#vw$ struct result_1
G#_(7X& {
:epitpJ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
e#76h; } ;
-jcrXskb&N "6|'&6& template < typename T1, typename T2 >
7v4-hfN struct result_2
Jgi{7J {
Z7K!"I typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
^*$WZMMJ1 } ;
qiwQUm{ } ;
$G^H7|PzdC \rw'QAi8r cG~_EX$ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
T1g:gfw@ q\{;_?a 下面我们来剥离functor中的operator()
!VJT"Ds_ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
}RC.Q`b 4nVO.Ud0$X return l(t) op r(t)
f4@#pnJ3po return l(t1, t2) op r(t1, t2)
RPScP return op l(t)
#/&q return op l(t1, t2)
)VSGqYr# return l(t) op
+E""8kW- Z return l(t1, t2) op
Z(Ls#hp return l(t)[r(t)]
Px^<2Q%Fs return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Yc|-sEK/ l:k E^ =6 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:
J\Oc]gi\L 单目: return f(l(t), r(t));
L@^!( return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
]9~#;M%1 双目: return f(l(t));
<+mO$0h"r return f(l(t1, t2));
5jj57j" 下面就是f的实现,以operator/为例
%o SfL;W7 j3V"d 3) struct meta_divide
R[ +]d|L {
MOH,'@&6^ template < typename T1, typename T2 >
do:RPZ! static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
EP%
M8 {
Bt`r6v;\ return t1 / t2;
.[eSKtbc) }
+@<^i?ale } ;
37za^n?SG \sXmMc 这个工作可以让宏来做:
u+, jAkr O7L6Htya #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
XQJV.SVS template < typename T1, typename T2 > \
}gi`?58J6 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
9Rt(G_' 以后可以直接用
nu1w: DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
hE?GO, 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
})yb
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
'E4(!H,k @)M.u3{\ )9;kzp/ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
2Xk1AS z<C~DH template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
_tg3%X] class unary_op : public Rettype
vr]dRStr {
m SvTnd8 Left l;
nG(|7x public :
Xb07 l3UG unary_op( const Left & l) : l(l) {}
s$=B~l
fjeE. template < typename T >
E rRMiT typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a}I z {
0$dY;,Q . return FuncType::execute(l(t));
'rcsK }
T=)L5 Vuq< #7E&16Fk template < typename T1, typename T2 >
H6+st`{ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
BRQ5 {
)F9V=PJE return FuncType::execute(l(t1, t2));
;-P:$zw9c }
M. UUA?d<' } ;
vA $BBXX ^c:eXoU 3ks| 同样还可以申明一个binary_op
Y_ u7
0@` q?b)zeJ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
PeR<FSF ,i class binary_op : public Rettype
F^[Rwzv>c {
Ub-k<]yZ Left l;
lVKF^-i Right r;
{gq:sj> public :
Z{>Y':\?< binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
z8MpE -ZMl[;OM template < typename T >
m~\m"zJ4 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Uu<sntyv {
Pp" )hFx return FuncType::execute(l(t), r(t));
Szob_IEq, }
RI].LB_ Tr+Y@]"
template < typename T1, typename T2 >
os0"haOI9h typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'G
By^hj? {
k1
txY return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
i2 Iu2 }
:y)&kJpleP } ;
tLGwF3e$A 75cr!+ vmQ
DcCw 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
Vf* B1Zb 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
]4pC\0c DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Y K 62#; 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。
{Eb2<;1o{ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
^*T{-U' 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。。。
!EC\1rmdlN 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
"B{xC}Tw 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)
(:hmp"S 下面是修改过的unary_op
SX94,5 _Q AI`1N%Owi template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
e2H'uMy;& class unary_op
XT;IEZQZ {
7UnO/K7oB. Left l;
v?iH}7zb%Q CX(yrP6; public :
`E%d$ x[<#mt unary_op( const Left & l) : l(l) {}
eFI9S.6 >WG91b<Xq template < typename T >
dJgOfg^ struct result_1
GAe_Z(T {
4zvU"np typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
F;l<>|vG } ;
z[I/ AORl ,}$x'8v template < typename T1, typename T2 >
5Ddyb% struct result_2
`Y9}5p {
Y@xeyMzE typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
)qQg n] } ;
1+[|pXT} 3B]+]e~ template < typename T1, typename T2 >
WN?`Od:y typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<\Dl#DH {
@G&xq"Fg7 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
04LVa|Y@U }
:'Kx?Es mr\L q~*c template < typename T >
m,"tdVo . typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
G@6,O-Sj {
Wam?(!{mOf return OpClass::execute(lt(t));
I>\?t4t }
Tp.iRFFkP dQoMAsxzM } ;
H_^u_%:e
`SpS?mWA 00
,jneF 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
ty8!"-V1 好啦,现在才真正完美了。
JH,fg K+[ 现在在picker里面就可以这么添加了:
m|?J^_ omU)hFvyS template < typename Right >
Z4tq&^ :c= picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
im%3*bv- {
2n,73$s return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
L PgI"6cP }
.EELR]`y7I 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。
M/I d\~ |I<-x)joIK 0p2O8>w^% 4B,A+{3yL FK('E3PG 十. bind
tUnVdh6L.B 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。
y.NArN|% 先来分析一下一段例子
%HS!^j3C% _\6(4a`, lBC-G*# int foo( int x, int y) { return x - y;}
^vz@d+\Kd bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
+F6_P bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
BFRSYwPr 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。
X+BSneu 我们来写个简单的。
y6yseR! 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
$+N^ s^ 对于函数对象类的版本:
S :|*wB U6 R4UK template < typename Func >
*XR~fs?/*W struct functor_trait
}J
lW\# {
I=-;*3g6 typedef typename Func::result_type result_type;
73<yrBxp } ;
sM_e_e 对于无参数函数的版本:
oVgNG!/c0 *a.*Ha template < typename Ret >
y=`(`|YW}` struct functor_trait < Ret ( * )() >
2C&%UZim;P {
d+)L\
`4 typedef Ret result_type;
|}Lgo"cTC } ;
&1Iy9&y 对于单参数函数的版本:
B)NB6dCp (ytkq( template < typename Ret, typename V1 >
I(S6DkU struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
N#ObxOE6T" {
U /Fomu typedef Ret result_type;
VG7#6)sQoK } ;
q,Q|Uvpk 对于双参数函数的版本:
h}_q {<n)zLy template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
N/=3Bs0y- struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
1r4/McB {
tYa*%|!v typedef Ret result_type;
I-hhHm<@ } ;
H|O}Dsj 等等。。。
5Yr$dNe 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
M] *pBc(o0 GjG3aqP&! template < typename Func >
(o\~2e: struct func_return
)T_#X! {
A4x3TW? template < typename T >
)UUe5H6Hd0 struct result_1
r/ f;\w7 {
z$b!J$A1 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
]vErF=[U, } ;
';F][x 5j 1>{(dd?L template < typename T1, typename T2 >
2N]s}/l struct result_2
8m0sEV> {
dG+xr! typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
*@^0xz{\z } ;
zBfBYhS- } ;
[t'"4 \:7EKzQ 7L"/4w 最后一个单参数binder就很容易写出来了
.|-y+9IP G.T1rUh= template < typename Func, typename aPicker >
!HYqM(|{. class binder_1
xcA:Q`c.{ {
D$;/
l}s? Func fn;
E
.5xzY aPicker pk;
}XU- JAn public :
UJ:B:hh'' j C? template < typename T >
(0S7 struct result_1
rJ>8|K[kt {
f6) H!SI typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
^Du_e(TiyK } ;
jEI L(0_H yW 3h_08 template < typename T1, typename T2 >
0b'R5I.M struct result_2
t,_[nu(~8% {
r.5F^ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
VXS9E383 } ;
1,,-R*x =UY@,*q:c binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
` 0F
IJT yM@cml6Ox template < typename T >
"?SnA +) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
TF>F7v(,45 {
da@
.J9 return fn(pk(t));
v#xF;@G }
om6R/K template < typename T1, typename T2 >
6s;x@g] typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|(5=4j] {
z?xd\x return fn(pk(t1, t2));
|1o]d$3m }
8z"Yo7no } ;
[@;Z
xs c/RG1w LJD"N#c 一目了然不是么?
f&'md 最后实现bind
-5K/ cK 2X`M&)"X Yi`.zm template < typename Func, typename aPicker >
1Jt%I'C? picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
$.Ni'U {
Er)b( Kk return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
uvL|T48 }
0/$sr; S%2qB;uw 2个以上参数的bind可以同理实现。
UpILr\3U 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。
0dW1I|jR vq}V0-
< 十一. phoenix
K4"as9oFP Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
}O/Nn0, {8Ll\j@ " for_each(v.begin(), v.end(),
V|=
1<v (
.;'xm_Gw< do_
AO6;aT [
jo;n~>3P cout << _1 << " , "
/Q-!><riD ]
JLhp25{x .while_( -- _1),
6C:Lq%} cout << var( " \n " )
@,]v'l!u )
N@g+51ye );
0^=S:~G \iFE,z 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:
~$`b{ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
r"+
WUU operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
F&0rI8Nr 那么我们就照着这个思路来实现吧:
[LCi, vd~O:=)4 X^ovP'c2 template < typename Cond, typename Actor >
g!$
"CX%8 class do_while
4{|lzo'& {
eMs`t)rQ Cond cd;
04s N4C Actor act;
*;Vq0a! public :
+=R:n^r^, template < typename T >
3]'3{@{}H struct result_1
XP'KgTF {
bnlL-]]9z typedef int result_type;
]n{2cPx5d } ;
QwhPN'U X_h+\
7N> do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
&HWH
UWB @wo9;DW` template < typename T >
B7#;tCf typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*q^'%' {
m>iuy:ti do
og>f1NwS[ {
\R~Lf+q act(t);
L8V'mUyD }
3yTBkFI! while (cd(t));
`]%{0 Rx return 0 ;
U}UIbJD*= }
,yB-jk? } ;
eN/Jb;W hJ|z8Sy@1 4EOu)# 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
B$\5=[U 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
(vQShe\ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
s#4
"f 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
@gZ%>qe 下面就是产生这个functor的类:
Cnn,$R=/s |_O1V{Q= o:?IT/> template < typename Actor >
5f1yszd class do_while_actor
pM>.z9 {
3mx7[Q Actor act;
a1?Y7(alPU public :
er 97&5 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Lg'z%pi le*pd+> j template < typename Cond >
A0'Yfuie picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
L:~
"Vw6]_ } ;
/ZAEvdO*P #KiRH* giU ,\Cy'TSz 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
^.k}YSWut 最后,是那个do_
Z{%h6"" J H6\;G6 PyIIdTm class do_while_invoker
6Z7{|B5}Y {
6}[W%S]8 public :
3Y>!e# template < typename Actor >
M7hff4c do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
*`|F?wF {
y%43w4 return do_while_actor < Actor > (act);
ni9/7 }
'
R{ [Y) } do_;
2LXy$[)7 YrA#NTB_o 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
uZi]$/ic 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
$=t&NM 最后来说说怎么处理break和continue
nd-y`@z 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
{D$#m 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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