一. 什么是Lambda
zlR?,h-[3 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
|ZodlYF 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,
JS}{ %(B XLMb=T~S s1|/S\ q+B&orp class filler
s@MYc@k {
==i[w| public :
XqM3<~$ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
cYXM__ } ;
@EE."T9 -hC,e/+ r`c_e)STO 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:
qY\f'K}Q* b64
@s2] $gBd <N9|c jx Jv. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
0]HYP;E"U L
8{\r$ P/&]?f0/ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
CK,
6ytB {'16:dTJ '!f5?O+E 1-.~7yC 二. 战前分析
rJ KZ)N{ 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。
5NJ4 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
hzk6rYg1 k6=nO?$ `9k0Gd for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
0Z{j>=$ /* --------------------------------------------- */
Mi~(aah vector < int *> vp( 10 );
eT2*W$ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
t>8XTqqi /* --------------------------------------------- */
Scv#zuv_ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
iAa;6mH /* --------------------------------------------- */
"`6n6r42 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
(H+'X}1
/* --------------------------------------------- */
\.mI for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
<AJ97MLcc /* --------------------------------------------- */
tGB@$UmfU for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
HHqwq.zIy Gycm,Cy ko5V9Drc []s^
看了之后,我们可以思考一些问题:
l }XU59 1._1, _2是什么?
R *F l8
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。
jD7Nb lX 2._1 = 1是在做什么?
tpuYiL 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。
@29U@T 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。
|d6T/Uxo :_M;E"9R =)|-?\[w 三. 动工
Q]p(u\* 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
a#T]*(Yq) Nan[< !'LW_@ %e&9. template < typename T >
V]90 class assignment
OzC\9YeA {
v@# b}N0n T value;
3]?#he public :
%Qk/_ R1 assignment( const T & v) : value(v) {}
<V>dM4Mkr template < typename T2 >
UwC=1g U T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
_#vrb;.+ } ;
Xy%p "b< {\[5}nV G\TfL^A 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
^]
kF{
o? 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
O#Wh
TDF" i*CZV|t US ?.Pg\ur ]r_;dY a class holder
aM4k *|H? {
z2Z^~,i public :
7=(Hy\Q5xH template < typename T >
a'\o7_ assignment < T > operator = ( const T & t) const
Mfv1Os:ST {
tnLAJ+-M return assignment < T > (t);
GRY2?'` }
$/nY5[ } ;
9uWY@zu /> 4"~q) "O(9 m.CZ 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:
Zdn~`Q{ "1,pHR-+R static holder _1;
|g*XK6 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
;qBu4'C)T T9s2bC.z55 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
@gG<le6 而不用手动写一个函数对象。
ES40?o*]x 8zMu7,E IT$25ZF t]Xw{)T 四. 问题分析
2<}NB?f`N 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。
n9s iX 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。
$ [yFsA6 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
j!3 Gz 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Uo2GK3nT 下面我们可以对这几个问题进行分析。
^%`wJ.c @_z4tUP 五. 问题1:一致性
2YDM9`5xs\ 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?|
~RWktv 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
fNrgdfo NssELMtF!g struct holder
;D$)P7k6 {
i E CrI3s //
~/*MY template < typename T >
`UBYp p T & operator ()( const T & r) const
gJM`[x`T {
Y/7 $1k return (T & )r;
H@l}WihW }
gynh#&r } ;
uIZWO.OdU "U7qo}`I 这样的话assignment也必须相应改动:
rylzcN9RM$ M}!2H* template < typename Left, typename Right >
PiA0]> class assignment
HF(KN{0.B {
3d|9t9v Left l;
6&/T@LQYrh Right r;
RZ+`T+zL public :
/d%=E assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
B7!3-1<k> template < typename T2 >
) Yd?m0m* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
r\/+Oa' } ;
M|Rb&6O 2p"WTd 同时,holder的operator=也需要改动:
p/h
Rk<K6 4R\Hpt template < typename T >
\eFR(gO+ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
,TFIG^Dvq {
#t+d iR return assignment < holder, T > ( * this , t);
f%*/cpA) }
nvPwngEQm q`r**N+zn 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。
l'eyq}& 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
6R^^ .tCs RU\/j%^ return l(rhs) = r;
=AuR:Tx 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。
s;A@*Y;v 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
cb}[S:&| o>VVsH template < typename Tp >
G["c\Xux class constant_t
w`5xrqt@ {
Ih"XV const Tp t;
Sm5H_m! public :
' MxrQ;|S constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
,S!azN= template < typename T >
O6OP =K!t: const Tp & operator ()( const T & r) const
F|!){=
{
1@-Ns return t;
\P6$mh\T }
L+i(TM= } ;
/~<@ *-' |)*fRL, 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
q*9!,!e 下面就可以修改holder的operator=了
aca=yDs2 o !U
6? template < typename T >
}B1!gz$YNO assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
,l)^Ft`5 {
p }~qf return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
% oo2/aF }
:*KHx|Q L'kmNVvYN 同时也要修改assignment的operator()
U-3i
w.TuoWo> template < typename T2 >
=z
/dcC$r T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
q?8|
[. 现在代码看起来就很一致了。
8#g1P4 BT"XT5@ 六. 问题2:链式操作
9_5ow 现在让我们来看看如何处理链式操作。
|/)${*a4n 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。
:n-]>Q>5=k 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。
Uw7h=UQh 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。
~
(jKz}'~U 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
MpR2]k#n< lx7Q.su' template < typename T >
&:`U&06q struct result_1
(P:<t6;+ {
AQwdw>I-FX typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
$F5 b } ;
w}YlVete {Sj9%2'M) 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
H|HYo\@F# av|g}xnj template < typename T >
?snp8W-WB struct ref
4v{o {
ZG&>:Si; typedef T & reference;
e0,|Wm } ;
#iHs*
/85 template < typename T >
O[ef#R! struct ref < T &>
Fkd+pS\9g~ {
fNW"+ <W typedef T & reference;
(O(}p~s } ;
jr:7?8cH0L SR|`! 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
@/ohg0 P&^;656r template < typename T >
JAem0jPC8 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
yL-YzF2 {
G\+L~t return l(t) = r(t);
|M,iM] }
QvKh,rBFVG 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
7V!*NBsl 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
)u`[6,d `M^=
D&Bf 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
.E8_Oz _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
z?*w8kU&> _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
N@Uy=?)ZJ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
LAS'u"c| 最后的布局是:
IHv[v*4: Add
9^#c|
0T / \
%2{%Obp' Divide 5
}%{LJ}\Px / \
i\rDu^VQ _1 3
TI,&!E?; 似乎一切都解决了?不。
FwkuC09tI 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
HOJs[mqB% 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
`3WFjU5a OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
P"8~$ P# kr9*,E9cv template < typename Right >
_8F`cuyW assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
q%"VYt4 Right & rt) const
st:`y=F_ {
D!Pq4'd( return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
0vD7v }
S]Mw#O| 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
sg3OL/" 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。
T^k7o^N> 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。
9Hb6nm 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。
tne ST. 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。
!C3MFm{B 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?
|es?;s' 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:
PuA9X[= %,@e^3B template < class Action >
zkuU5O class picker : public Action
eo?;`7 {
o.!~8mD public :
'mFqEn picker( const Action & act) : Action(act) {}
qh|_W(`y // all the operator overloaded
yy i#Mo
, } ;
_M`--.{\O[ fPR1f~r 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。
`tA"
}1;ka 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:
v,-HU&/*B RL@VSHXc template < typename Right >
d\|?-hY`[ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
~-_kM {
SwTL|+u return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
d"*uBVzXm }
8"2=U6*C [S9K6%w_! Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
-$cmG4 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
.ps-4eXF yW1)vD7 template < typename T > struct picker_maker
/_AnP {
4C61GB?Vy typedef picker < constant_t < T > > result;
NV72 } ;
irFMmI b template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
ORHp$Un~) {
|Mup8(gCk typedef picker < T > result;
[B#R94 } ;
'MUv5Th 4ew"
%Cs* 下面总的结构就有了:
bYpntV 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。
t^R][Ay& 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。
bnq;)>& picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
2Mc3|T4)U 至此链式操作完美实现。
ODNM+#}` pN:Kdi Wz49i9e+d 七. 问题3
[q)8N 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。
Ln')QN t{^*6XOcJ template < typename T1, typename T2 >
|ef7bKU8 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
eTI%^d| {
LsqA**= return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
iNtaDX|%/ }
B%)% O`x;,6Vr 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:
1PVtxL?1P zZPuha8 template < typename T1, typename T2 >
e6R}0w~G struct result_2
_~IR6dKE {
X0bN3N typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
~:kZgUP_f } ;
42{Ew8 m ZtCL 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?
#%iDT6 这个差事就留给了holder自己。
vj'wm}/ : UGZ+ Bu<M\w?7Y template < int Order >
;4R$g5-4X class holder;
;f0I
8i,JN template <>
"pi=$/RD9 class holder < 1 >
]HKQDc' {
u]<,, public :
5nv#+ap1 " template < typename T >
C%$edEi struct result_1
:)wy.r;N {
`5cKA;j>b typedef T & result;
&S{RGXj_ } ;
>kj`7GA template < typename T1, typename T2 >
qON|4+~u% struct result_2
R&8Iz
yM {
cs,N <| typedef T1 & result;
+%zAQeb } ;
7E r23Q
template < typename T >
V+*
P2| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
4ni<E* {
@|
M|+k3 return (T & )r;
rq8K_zp }
<Swt); template < typename T1, typename T2 >
Qi,j+xBp typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
[w>$QR {
eJF5n# return (T1 & )r1;
?i7%x,g(Z }
cv-PRH# } ;
?]|\4]zV / ;$#d}R template <>
{C 6=[ class holder < 2 >
iEVb"w059 {
+X#vVD3" public :
aE`c%T):` template < typename T >
_X^1IaL struct result_1
Q3n,)M[N {
Q8:Has typedef T & result;
!o5
W } ;
^W`<gR template < typename T1, typename T2 >
5A)2} D] struct result_2
|4)>:d {
HmiR.e%<b typedef T2 & result;
^1S!F-H4\ } ;
PlU*X8 template < typename T >
IpINH3odT typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
B -?6M6# {
yCd-9zb= return (T & )r;
*rM^;4Zt }
,0~^>K template < typename T1, typename T2 >
G"-?&)M#a typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
:#LLo}LKp {
T%.8'9 return (T2 & )r2;
%824Cqdc }
6*PYFf` } ;
oz,np@f)J Jv>gwV{ j#X.KM 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
s[M?as 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
a=1NED' 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
}\z.)B4,
RJL2J]*S return l(i, j) = r(i, j);
v6=RY<l"m 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
RHaI ~jb l Q'I return ( int & )i;
Nh8Q b/:: return ( int & )j;
NTdixfR 最后执行i = j;
(_niMQtF} 可见,参数被正确的选择了。
eK6hS_E Fz3fwLawI 6%'.A]" 8UW^"4 V@B__`y7 八. 中期总结
-|J"s$yO4 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:
HKU~UTRnZ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
nim*/LC[: 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
3p39`"~ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
~k\fhx zjJ *n8l 9E
zj" j5K]CTz# UR%/MV ?+_Gs;DGVE 九. 简化
txJr; 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。
8e*,jH3 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
ta35 K" 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:
DwaBdN[!7 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
N^#ZJoR +-*/&|^等
M}`B{]lLz 2. 返回引用。
bt"W(m&f =,各种复合赋值等
~T ]m>A! 3. 返回固定类型。
Z,RzN5eN 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
O,J>/
4. 原样返回。
8J=?5 operator,
.Obw|V- 5. 返回解引用的类型。
udxFz2>_l$ operator*(单目)
J5di[nu 6. 返回地址。
pf%=h
| operator&(单目)
!g?|9 7. 下表访问返回类型。
*?Lv3}E operator[]
(*Z)(O*z 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
'[U8}z3 operator<<和operator>>
b1^vd@(lx Ozw;(fDaU 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。
t`WB;o! 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
NhfJ30~ rx $mk template < typename Left >
8
BY j struct value_return
lphFhxJA{ {
O}tZ - 'T template < typename T >
4zASMu struct result_1
2>|dF~" {
L;
T8?+ x typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
vGc,vjC3x } ;
)'Oh`$M }E+!91't.^ template < typename T1, typename T2 >
;,$NAejgd struct result_2
O!zV)^r {
B\<Q ;RI2; typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
U1@IX4^2` } ;
, R'@%,/ } ;
IC#>X5 IM:=@a{ |M>eEE*F< 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
6BY-^"W5` !(mjyr 下面我们来剥离functor中的operator()
wAX1l*` 首先operator里面的代码全是下面的形式:
3Vsc 9B"w #hW;Ju73 return l(t) op r(t)
sSOOXdnGG return l(t1, t2) op r(t1, t2)
!$DIc return op l(t)
r>dwDBE return op l(t1, t2)
_9faBrzd return l(t) op
ji1viv return l(t1, t2) op
YsG%6&zEq return l(t)[r(t)]
/|r^W\DV&x return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
-|kA)M[ TK5K_V*7 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:
vbkI^+=,YY 单目: return f(l(t), r(t));
z3`-plE return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
4FEk5D 双目: return f(l(t));
?f#y1m return f(l(t1, t2));
n?A6u\sQ 下面就是f的实现,以operator/为例
F|F]970 $i&e[O7T; struct meta_divide
O>qll6]{@ {
`D>S;[~S7 template < typename T1, typename T2 >
WzAb|&? static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
JCz@s~f\y {
]Gpxhg return t1 / t2;
Yb:\a/ y }
H70LhN } ;
8j Mk)- @'YS1 N< 这个工作可以让宏来做:
@L>q(Kg &/mA7Vf>eR #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
IKABB W template < typename T1, typename T2 > \
A&s:\3*Kh static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
2uG0/7 以后可以直接用
l-K9LTd DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
0F@"b{&0 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
EM]s/LD@% (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。。。)
MJ7 Y#<u +IrLDsd ;+0t;B!V 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
C2@,BCR Ol1e/Wv template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
=6woWlf b class unary_op : public Rettype
'=[?~0(B {
4?0vso*X<: Left l;
-%2[2p public :
;ToKJ6hN|* unary_op( const Left & l) : l(l) {}
HuB<k3#sPy 0%,!jW{` template < typename T >
pV.Av typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Nqw&< x+ {
el2bd
: return FuncType::execute(l(t));
dOqOw M.y }
Fp@TCPe# %R@X>2l/_ template < typename T1, typename T2 >
7+]=- typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&f!z1d-qg? {
bx<RV7>0 return FuncType::execute(l(t1, t2));
6WV\}d: }
0.dgoq3u } ;
5:O-tgig. /3A^I{e74
HkQ*y$$ 同样还可以申明一个binary_op
W`K7 QWV4 &Ts-a$Z7?S template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
O_$m!5ug class binary_op : public Rettype
ElS 9?Q+ {
lCAIK Left l;
^
s1Q*He Right r;
;w'D4p= P public :
`jzTmt binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
WtViW=j' RMd[Yr2e template < typename T >
cU ?0(z7 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
M(jgd {
Wm_4avXtO return FuncType::execute(l(t), r(t));
x8Retuv }
i7ISX>% kjEEuEv template < typename T1, typename T2 >
5nv<^>[J typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.gG1kW A- {
R>,:A%?^b5 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
&n6$rBr% }
i-bJS6 } ;
wB.Nn/p 1c<=A!"{ ZX5 xF<os8 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
S>.SSXlM 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Q@
2i~Qo[ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
$Z|ffc1 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
F_Y7@Ei/ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
f` :i.Sr 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
JAAI_gSR3 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
1"/He ` 4 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
BDVHol*g 下面是修改过的unary_op
_{R=B8Zz\ '&.# template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
G"X8}:} class unary_op
R<sJ^nx {
t'BLVCu Left l;
4!+pc-}- _/Gczy4)# public :
V6t,BJjS h.-@ F unary_op( const Left & l) : l(l) {}
~.A)bp Hu.t 3:w template < typename T >
]4h92\\965 struct result_1
~n[xtWO0 {
ox:[f9.5 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+x_Rfk$fb } ;
GDu~d<R H 2R=DB`3 template < typename T1, typename T2 >
5QPM t^ struct result_2
Lg~B'd8m {
[F*.\ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?shIj;c[ } ;
A3B56K vk*=4}: template < typename T1, typename T2 >
!PrwH; typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Gp4A.\7 {
N5]0/,I} return OpClass::execute(lt(t1, t2));
IX*idcxR }
XK|R8rhg8` si&S%4( template < typename T >
f 1w~!O9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
emK$`9 {
dDm):Z*`b return OpClass::execute(lt(t));
)\6&12rj }
X5X?&* %{ 0j30LXI_ } ;
T/^Hz4uA7 Jrg2/ee,* U+)xu>I
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
1AG=%F|. 好啦,现在才真正完美了。
`}BF${vF 现在在picker里面就可以这么添加了:
Kv.>Vf.T}_ .so[I template < typename Right >
q4}PM[K?=\ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Qtbbb3m; {
fO0(Z return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
F1jglH/MF) }
"I=\[l8t 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。
w3=%*< AtF3%Zv2 Ix(?fO#uNF Gm9hYhC8 YqPQ%
十. bind
;]gP@ h/ 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。
x~GQV^(l3 先来分析一下一段例子
{"&SJt[%X /1x,h"T\< A5i :x$ww int foo( int x, int y) { return x - y;}
87:!C5e} bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
5B&;uY bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
tZ `z 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
% ]I ZLJ 我们来写个简单的。
&v"3*.org@ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
VH=S?_RY> 对于函数对象类的版本:
oS7(s \3'9Uz,OC template < typename Func >
:WSDf VX struct functor_trait
DyQM>xw)t {
1Wm)rXW[x typedef typename Func::result_type result_type;
*+uHQgn( } ;
c)A{p 对于无参数函数的版本:
P>sFV +T=(6dr template < typename Ret >
dn}` i struct functor_trait < Ret ( * )() >
z]2]XTmWs {
?p(/_@ typedef Ret result_type;
5v?;PX } ;
;x:rZV/ 对于单参数函数的版本:
;=<-5;rI X=Ys<TM, template < typename Ret, typename V1 >
q^A+<d struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
3,]gEE3 {
m;D- u>o typedef Ret result_type;
Wm);C~Le } ;
u1z 对于双参数函数的版本:
mwY
IJy[ d3W0-INL template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
K]j0_~3s struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Mz1G5xcl {
?V}j`r8|\4 typedef Ret result_type;
_UT$,0u_i } ;
-s|}Rh?Y 等等。。。
qNm$Fx 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
-jn WZ5. x5QaM.+=J template < typename Func >
'0\@Mc U] struct func_return
Pt&(npjN, {
4'6`Ll|iq template < typename T >
o99pHW(E struct result_1
^)?d6nI {
#7ov#_2Jd typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
63.wL0~ } ;
Zum0J{l
h Rb%%?*| template < typename T1, typename T2 >
Hewd4k struct result_2
RPIyO {
,SQZD,3v4 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
_>=L>* } ;
f{"8g"[[)( } ;
$b<6y/" =xsTDjH> ~}!3G 最后一个单参数binder就很容易写出来了
&q`q4g&7 ,(.MmP` template < typename Func, typename aPicker >
F[4;Xq class binder_1
0vVV%,v {
{0;3W7 Func fn;
P ~#>H{ aPicker pk;
LY[~Os W public :
%0$qP0|`3I l3Lyea: template < typename T >
i~3u>CT struct result_1
3d-%>?-ee {
DhX#E& typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
,o^y`l } ;
{tThy# M;0]u.D*= template < typename T1, typename T2 >
fZxIY, struct result_2
U,+[5sbo {
v^ /Q 8Q typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
.AYj'Y } ;
RN)dS>$ 3SSm5{197 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
.e'eE dB+N\HBY template < typename T >
n!')wIk typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,jC3Fcly {
ATy*^sc&" return fn(pk(t));
<BSc* 9Q }
P_c,BlfGMH template < typename T1, typename T2 >
oW^*l#v typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
gORJWQv {
\`ZW* EtPI return fn(pk(t1, t2));
]r3Kg12Mi }
2DB7+aZ* } ;
:5/Uh/sX 2 o#,kGd sHc Td>xS 一目了然不是么?
]`bQW? 最后实现bind
MWNPPYww 11|Rdd+} h(qQsxIOhS template < typename Func, typename aPicker >
pDQ}* picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
lc_E!"1 {
EwS!]h? return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
lpRR& }
/t6X(*xoy /XudV2P-CA 2个以上参数的bind可以同理实现。
y7S4d~& 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。
/m(=`aRt rCS#{x 十一. phoenix
^m/14 MN| Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
NxVw!TsR a=XW[TY1 for_each(v.begin(), v.end(),
hk/!
'd (
1xU3#b&2tC do_
Dfd-^N!
[
SlSM+F cout << _1 << " , "
k|BHnj ]
vA)O{W\o .while_( -- _1),
k8,?hX: cout << var( " \n " )
T6pLoaKu )
*jMk/9oa<N );
D0mI09=GtQ v`V7OD#:j] 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:
l;sy0S"DO] 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
Bm\qxQ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
_5MNMVLwW 那么我们就照着这个思路来实现吧:
\v6M:KR5/ )RYG% bS
>0DU template < typename Cond, typename Actor >
5'w^@Rs5 class do_while
/%4_-C pm {
5j0{p$'9 Cond cd;
N~g:Wf! Actor act;
BZb]SoAL public :
n,~;x@=5 template < typename T >
!GW,\y struct result_1
[+w3J#K {
W$qd/'% typedef int result_type;
E42eOGp9i } ;
@<M*qK1h B/Gd(S`@q do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
cL8#S>>u. .Hc(y7HV template < typename T >
okq[ o90 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
N~pIC2Woo {
r}u%#G+K, do
I
_i6-<c.Q {
MHL("v(@B act(t);
tn|,O.t }
Jti(b*~ while (cd(t));
7([h4bg{ return 0 ;
0)Rw|(Fpo] }
'!Gs>T+ } ;
!3oKmL5 xt4)Ya fag^7r z 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
8hA^`Y 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。
`(0LK%w 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。
bXYA5wG 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。
h{lDxOH* 下面就是产生这个functor的类:
44\>gI< 7@a 0$coP 8u2+tB template < typename Actor >
ni class do_while_actor
aFY_:.o2k` {
O3n_N6| q Actor act;
(#q<\` public :
HNa]H;-+5 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
NYABmI/0c Ip}Vb6} template < typename Cond >
rVQX7l# YI picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
iA!7E;o } ;
{dPgf oK+
WF oUx[+Gnv 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
^IgY d*5 最后,是那个do_
jnuY{0(& [ neXFp}S ~un%4]U class do_while_invoker
|m,VTViv;i {
?p[O%_Xf public :
r^HAa GpC template < typename Actor >
j2h[70fWC do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
w W$(r- {
K#K\-TR|$ return do_while_actor < Actor > (act);
Aox3s? }
e=/&(Y } do_;
0;~yZ?6_F dMl+ko 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
YEYY}/YX 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Qq0l*)mX 最后来说说怎么处理break和continue
oJ*1>7[ J 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。
0MIUI<;j 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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