一. 什么是Lambda
^^lx Ot 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
-:kIIK
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,
1=,y+Xpw $}'(%\7" ^KnK
\ Rt:^'Qi$! class filler
1w,34*- } {
)\j
dF-s public :
>q0%yh- void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
&YcOmI/MM
} ;
C,A/29R,s w0+X;aId GwfC l{l 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:
hu1ZckIw? =LODX29 L|}s Z\2! ~@)s)K for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
>x3lA0m rlA/eQrS + ~5P7dh6 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
~
rQ,%dH Yufjy=! H9PnJr8 \ VX82n,'=t 二. 战前分析
FUlhEH 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。
"*.N'J\ 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
fm`V 2'Rm dgIH`<U$ F>3 o0ke} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
><Zu+HX /* --------------------------------------------- */
w^ OB vector < int *> vp( 10 );
096Yd=3h transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
H1 7I"5N /* --------------------------------------------- */
xb<|m2<)H sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
1DhC,)+D}q /* --------------------------------------------- */
d6ef)mw int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
vV*J;%MO /* --------------------------------------------- */
fU?#^Lg for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
lgS7; /* --------------------------------------------- */
1Y J?Y for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
=4co$oD} |/^S%t6* gBi3^GxjM? 9Li*L&B) 看了之后,我们可以思考一些问题:
=>B"j`oR 1._1, _2是什么?
w$AR 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。
Eu:/U*j 2._1 = 1是在做什么?
'vZIAnB8 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。
} `r.fD 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。
ZQ+DAX*MS
:i4(cap&}F
-{ 1P`&G 三. 动工
IsE3-X| 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
R:YVmqd BZHoRd{EH MTZCI} !CcDA/0 template < typename T >
X,_K
)f class assignment
$/D?Vw:] {
@R50M (@W T value;
jhQoBC>: public :
W
h 9L!5 assignment( const T & v) : value(v) {}
!ess.U&m' template < typename T2 >
`Ucj_6&Tqs T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
1' U } ;
i79$D:PcLa $ %MgIy 6>rz=yAM_ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
]!"w?-h Si 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
J(d[05x0 =<3HOOC 5rB>)p05[
T`fT[BaY class holder
anbw\yh8 {
{+hABusq public :
>pLJ ,Z template < typename T >
/~w*)e) assignment < T > operator = ( const T & t) const
r^}0qO,XM {
3kC|y[.& return assignment < T > (t);
x4c|/}\)*
}
1b3k|s4 } ;
>_ZEQC p03I&d@w> g:)iEw>a 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:
LX7P?j |~
fI=1;;x static holder _1;
qS@3:R Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
tm.60udbo {{Ox%Zm for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
3=sBe HL 而不用手动写一个函数对象。
k+-?b(z)$ {c9 fv H #J&3Zds 5tpC$4m 四. 问题分析
2I_ yUt- 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
'hU5]}= 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
)~=8Ssu 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
~nU9j"$ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
-o%? ]S 下面我们可以对这几个问题进行分析。
r
YKGX?y zY:3*DiM 五. 问题1:一致性
f;BY%$ 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?|
D1Zy Js# 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
}i"[5: $Bz};@ struct holder
hQ<7k'V {
=bC' >qw} //
/7#e template < typename T >
T^|k` T & operator ()( const T & r) const
AaA!U!B {
{24>&<p return (T & )r;
}W}( k2r }
o}:x-Y } ;
fm-m?= IxCesh 这样的话assignment也必须相应改动:
}6-olVg y4h
=e~ template < typename Left, typename Right >
,H+Y1N4W( class assignment
U[x$QG6 m! {
4%~*} Left l;
mN]WjfII Right r;
;UTM9.o[ public :
Q&r.wV| assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
lb'tVO template < typename T2 >
C_Q3^mLx T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
A_S7z*T } ;
JH]S'5X8K 07:V[@' 同时,holder的operator=也需要改动:
T(x@gwc L5x;#\#p template < typename T >
WyatHC assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
E8r6P:5d` {
|;~=^a3?q return assignment < holder, T > ( * this , t);
qA!p7"m| }
pZ|{p{_j o{#aF=`{ 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。
?V!5VHa 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
P'tXG '4i8&p`/ return l(rhs) = r;
Cwls e- 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。
uOzoE_i 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
G8+&fn6 G3^<l0?S template < typename Tp >
Z[*unIk class constant_t
lH=|Qu {
5Z_C(5)/Y const Tp t;
zTB&Wlt public :
u>9` ?O44 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
C\5G43` template < typename T >
QyVAs ; const Tp & operator ()( const T & r) const
)S+fc= {
D#1R$4M= return t;
Og% Y._ }
SgxrU&:: } ;
i%.NP;Qq]M R`<2DC>h9 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
7BU7sQjs 下面就可以修改holder的operator=了
kVWcf-f E& 6I`8 template < typename T >
z7IJSj1gQI assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Rmmu#-{Y {
\O "`o4 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
hH5~T5?\ }
f}2}Ta 7!cLTq 同时也要修改assignment的operator()
\_,p@r]Q q,)V0Ffe[| template < typename T2 >
V5ZC2H T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
E} XmZxHV 现在代码看起来就很一致了。
0ex.~S_Oj4 J78.-J5 j0 六. 问题2:链式操作
[k%hl`} 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Wj,s/Yr: 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
KHZ[drb6$ 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。
d]s^?=gM 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。
asYk#;z\" 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
~)_Nh lj}3TbM template < typename T >
y*^UGJC: struct result_1
_-({MX[3k< {
kQbZ!yl>[ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
}ZVond$y4 } ;
Ed u(dZbKg {DP9^hg 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
WlQCP C nC,QvV template < typename T >
Hj
r'C?[ struct ref
1Zc=QJw@ {
^,I2@OS typedef T & reference;
F\+AA } ;
FhY#3-jH template < typename T >
'(B -{}l struct ref < T &>
~wuCa!!A {
yC 1OeO8{ typedef T & reference;
{p1`[R&n# } ;
RD[P|4eY J.h` 0$! 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
9#U]?^DJ@ FhUi{` template < typename T >
Jyg1z,B < typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
?SgFD4<~P {
aXj
UDu7 return l(t) = r(t);
#d$zW4ur2 }
F_:zR,P%# 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
X,VI5$ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
8%B_nVc 4!{lySW 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
;iX~3[] _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
B,%6sa~I _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
2fr%_GNu +5 调用divide的对象返回一个add对象。
h +B7BjA>G 最后的布局是:
*d=}HO/ Add
^yB]_*WJ / \
D%o(HS\E Divide 5
x+4K ,r; / \
|x1OWm1:< _1 3
t'eu>a1D 似乎一切都解决了?不。
i
kfJ! f 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。
K_L7a>Fr 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。
$7AsMlq[( 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:
,V
52Fj Cydo~/ template < typename Right >
u|}\Af assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
u~uz=Yse Right & rt) const
GYQ:G= {
A@<
! ' return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
#1$4<o#M }
M5:.\0_ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
3Ed XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
?P[:,0_ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
q-Z<.GTq 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
Sc{&h8KMTb 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
DDkN3\w 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
1(Vv-bq$ 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:
heIys.p D+uo gRS61 template < class Action >
v[uVAbfQ class picker : public Action
j;}-x1R {
%!Eh9C* public :
d)uuA;n picker( const Action & act) : Action(act) {}
ZVH 9je // all the operator overloaded
wwdmz;0S } ;
P<R^eLZ<& _-RqkRI 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。
gWU#NRRc 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:
[VXQ& "vybVWEE template < typename Right >
&M@ .d$<C picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
|GQq:MB;z {
!b!An; ', return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
BTr
oe=R }
bTeuOpp (ww4( Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
KB~[nZs7 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
C{*? b&`~%f- template < typename T > struct picker_maker
A 94:(z;{ {
Y_n/rD> typedef picker < constant_t < T > > result;
Y S7lB } ;
c$[2tZ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
ek5j;%~g1 {
_$T
!><)y typedef picker < T > result;
qfT9g>EF } ;
b~fl,(sZp [F*yh9%\ 下面总的结构就有了:
y]{b4e functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
?yAb=zI1b picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
A*0X~6W picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
K3:z5j.X 至此链式操作完美实现。
]~
N. Nk-xnTZ" 8t=H 七. 问题3
JzywSQ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
}*!L~B! <FkaH8,7 template < typename T1, typename T2 >
n5~Dxk ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
aO1.9!<v {
8HLL3H0 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
y'>9'/& }
OcF_x/# |g{50r'= 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
l5^Q Yl au template < typename T1, typename T2 >
W<&/5s struct result_2
^-?^iWQG {
(BH<\&yHE typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
C\"C12n{ } ;
%6fnL~A %fld<O 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
_gK}Gi?| 这个差事就留给了holder自己。
:f Rta[ )M7yj O! #"A`:bjG template < int Order >
5);"()g32 class holder;
IW nG@! template <>
iDDq<a.A class holder < 1 >
)2E vZn {
4Kj8i public :
qYe`</ template < typename T >
.DwiIr' struct result_1
j#c@dze {
H{E(=S typedef T & result;
tAjT-CXg } ;
PQ!'< template < typename T1, typename T2 >
"(H%m9K struct result_2
=1>G*
, {
c9H6\ & typedef T1 & result;
bp8sZK"z } ;
dh{py template < typename T >
Da! fwth typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!|VtI$I>x {
#r>)A return (T & )r;
yAGQD[ih }
=?Co<972Z template < typename T1, typename T2 >
Q!-"5PX typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
1l}Am>} {
DZESvIES return (T1 & )r1;
~<IQe-Q5 }
N>L)2WKFT } ;
)=glN<*? ?:GrM!kq76 template <>
[xfg6 class holder < 2 >
p `oB._
R {
Xq"9TYf$ public :
V=1yg24B< template < typename T >
a]V#mF |{ struct result_1
`mZ1!I-T {
[G+@[9hn% typedef T & result;
0ZL>- } ;
-{?xl*D template < typename T1, typename T2 >
&2y9J2aA struct result_2
w5-^Py {
~
c~j
typedef T2 & result;
P-^-~/>n } ;
/HqD4GDoug template < typename T >
.d#Hh&jj typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
92,@tNQQ} {
(ux9"r^g;x return (T & )r;
D ][I#vh }
fe6Op template < typename T1, typename T2 >
D@{m typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
d`?EEO {
$WE_aNfja return (T2 & )r2;
H-WNu+ }
l) KN5V } ;
SzG
%%CXH_ (7~vOWs:[ `yhc,5M 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
l~f9F`~' 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
rw@N=`4P 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
jt @2S BlqfST#6 return l(i, j) = r(i, j);
^^xzaF 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
oe9S$C;$' =AHV{V~ return ( int & )i;
E}36 return ( int & )j;
YSZ[~?+ 最后执行i = j;
oqK:
5| 可见,参数被正确的选择了。
``Um$i~e% Ex}TDmTu H0Sm4 b?9'-hK< (d
<pxx 八. 中期总结
>qI: 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:
ZkMHy1 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
(Zy=e?E, 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
hL;??h,!_ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
1mEW]z i-k(/Y0 7` XECIh uxq#q1 M
8mNeh 1-! |_<EW1 九. 简化
kl&_O8E+K 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。
iIo>]\Pw 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
3fop.%( 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:
127@
TN" 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
+@rc(eOwvN +-*/&|^等
V/"41 2. 返回引用。
>\5ZgC =,各种复合赋值等
H/G;hk 3. 返回固定类型。
3bugVJ93 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
)4+uM'2% 4. 原样返回。
."q8 YaW operator,
@6b;sv1W 5. 返回解引用的类型。
SYOU&* operator*(单目)
8wS9%+ 6. 返回地址。
f
K4M:_u operator&(单目)
WN#dR~> 7. 下表访问返回类型。
Hp
fTuydU operator[]
%ZlnGr 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
y2C/DyuAY| operator<<和operator>>
\g@jc OKU L\<J|87p? 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。
%cMayCaI!@ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
J=DD/Gp ^A;ec
h7I template < typename Left >
y|.dM.9V struct value_return
A<g5:\3 {
JDMsco+j5 template < typename T >
Od]wh struct result_1
c$3ZEe {
6Qm .k$[ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
dnX^ ? } ;
ui^v.YCMI *\wf(o>Q template < typename T1, typename T2 >
K;f=l5 struct result_2
,!^w {
|1 LKdP typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
L\kT9wWK| } ;
w?p8)Q6m
} ;
OoAZ t nx4E}8!Lh jM(!!AjpC 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
inx0W3d"T 'nqVcNgb 下面我们来剥离functor中的operator()
"}UYsXg 首先operator里面的代码全是下面的形式:
pvd9wKz 7m9T' return l(t) op r(t)
ngaQa-8w return l(t1, t2) op r(t1, t2)
),I7+rY return op l(t)
AzBpQb* return op l(t1, t2)
>z8y L+ return l(t) op
}(if|skau return l(t1, t2) op
E{|n\| return l(t)[r(t)]
Fd0\T#k return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
^TY8,qDA 51M'x_8 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:
rxI Ygh 单目: return f(l(t), r(t));
v]KI=!Gs return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
mc5$-}1V, 双目: return f(l(t));
`?Xt ,
return f(l(t1, t2));
}A_>J7w 下面就是f的实现,以operator/为例
~f%AbDye cE]#23 struct meta_divide
o)6udRzBv {
8"S?
Toqq template < typename T1, typename T2 >
evGUSol?:n static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
?"qS%EH {
7llEB*dSA return t1 / t2;
}\\6"90g* }
T]J#>LBd } ;
zzBq b\Ky 'Xzi$}E D 这个工作可以让宏来做:
^-7{{/ H~"XlP #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
/ k8;k56 template < typename T1, typename T2 > \
+^.Q%b0Xx static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
/T2f~1R 以后可以直接用
x?Oc<CQ-2 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
(G6N@>V(` 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
TMQu'<?V (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。。。)
O/R>&8R$ y0XI?Wr } "ts 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
$JXQn mJ5LRpXN template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
h?:Y\DlU' class unary_op : public Rettype
pNzGpCk {
gb0ZGnI Left l;
OECXNx public :
TS<uBX unary_op( const Left & l) : l(l) {}
IyA8+N
y 9Fh(tzz template < typename T >
zuZlP typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P X<,/6g z {
%z0@4Gq return FuncType::execute(l(t));
Kq0hT4w }
J#W>%2"s &hYjQ&n template < typename T1, typename T2 >
jNNl5. typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t|zLR {
6Gs,-Kb: return FuncType::execute(l(t1, t2));
Cx/duodp }
^5~[G%G4 } ;
S. OGLLprp jQ31u $rC`)"t 同样还可以申明一个binary_op
]g;K_>@ W}1h~rNy template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|KC3^ class binary_op : public Rettype
9? W38EF {
;nJCd1H Left l;
)FqE8oN- Right r;
-Q8pWtt public :
4[&6yHJ^ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
",rA u$[T8UqF template < typename T >
~1h-LbFI2 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c$'UfW {
*WgP+"h return FuncType::execute(l(t), r(t));
&WHEP dD }
6%_d m' 0\U28zbMJw template < typename T1, typename T2 >
Ja#idF[V typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z
[5HI; {
n{Mj<\kL return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
(Qq$ql27 }
Q\:'gx8` } ;
tI C_/
6 q&
Vt* Yazpfw 7'd 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
6C/D&+4 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
es(vWf' DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
W:>RstbnMG 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。
%]Nz54! 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
rd1&?X 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。。。
ix&hsNzD 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
?I 1@:?Qi 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)
}Gz"og*8 下面是修改过的unary_op
5J&n<M0G1 TCF[iE{ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
uj/le0 class unary_op
*qBMt[a {
Qzh:*O Left l;
R/O_*XY 73.o{V public :
6v1#i %9NGVC unary_op( const Left & l) : l(l) {}
g}qK$>EPS xD1B50y U template < typename T >
IW1]H~1w struct result_1
,?#-1uIGL> {
+dh]k=6 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
y_QxJ~6t } ;
y9)l,@D Qw5M\
template < typename T1, typename T2 >
C.(ZXU7 struct result_2
` ?6m0|\@ {
L6A6|+H%E typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
sq)Nn&5A } ;
KQ9:lJKr t8)Fkx#8} template < typename T1, typename T2 >
{fN_itn typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f(n{7 {
d)o<R;F return OpClass::execute(lt(t1, t2));
JrL/LGY }
"iZ-AG!C IW BVfN->} template < typename T >
Z21XlbK typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a5)[?ol {
Mc6Cte]3| return OpClass::execute(lt(t));
nC&rQQFF }
@xkM|N? aQ~x$T| } ;
Mm[%v
t40 &1':s|c Jc%>=`f 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
Zz3#Kt5t3 好啦,现在才真正完美了。
mifYk>J^9 现在在picker里面就可以这么添加了:
#uXOyiE X7 ZaQ . template < typename Right >
vp_ $6 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
i~F Ct4 {
=0]Mc$Ih return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
[
$"iO#oO }
bL[PNUG 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
Iw<c 9w8 [a
|fm*B! v S+~4Q41 \qTNWA#' G#*!)#M < 十. bind
c3pt?C 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
Sl_zO?/PF 先来分析一下一段例子
B]qh22Yib ^LcI6h
'
R@<4Ib| int foo( int x, int y) { return x - y;}
*/+s^{W7 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Y3zO7*-@ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
;_SS3q 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
1Ev+':% 我们来写个简单的。
IIR?@/q 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
E8dp 对于函数对象类的版本:
4*,q1yK Sd\@Q%
}o\ template < typename Func >
OLR1/t`V struct functor_trait
N^ET
qg {
'_&(Iwu typedef typename Func::result_type result_type;
SmLYxH3F } ;
y-X'eCUz 对于无参数函数的版本:
uHIWbF<0oo s+w<!`- template < typename Ret >
Y'HF^jv]R struct functor_trait < Ret ( * )() >
N*MR6~z4 {
7cy~qg typedef Ret result_type;
xXYens} } ;
B*AMo5 对于单参数函数的版本:
V$_0VN'+Z @ixX?N)V template < typename Ret, typename V1 >
#<e7 Y0 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Rj&7|z {
Gehl/i- typedef Ret result_type;
U+RPn?Q } ;
&e)p6Egl 对于双参数函数的版本:
9}mp,egV ,Ex\\p- template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
2~U+PyeNz struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
^MW%&&,BL {
)/AvWDKvO typedef Ret result_type;
Iq=B]oE } ;
8WGM%n#q 等等。。。
:V2Q n-N 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
prs<ZxbQb Xda<TX@- template < typename Func >
iHn]yv3
#
struct func_return
wEbs E<</ {
eEh0T%9K template < typename T >
&aQ)x struct result_1
=arsoCa {
MB 5[Js| typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
JT9<kB/07 } ;
*!/#39 H7=z%Y9y template < typename T1, typename T2 >
>z
-(4Z struct result_2
t5APD?5 c {
"3MUrIsB> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
4<K`yU]" } ;
*4:/<wI! } ;
xwxj j z{jAt6@7 D5b_m|7% 最后一个单参数binder就很容易写出来了
c]r|I%D NKKOA template < typename Func, typename aPicker >
?t42=nvf class binder_1
UhTr<(@ {
kf!/9 Func fn;
?KXQ)Y/su aPicker pk;
x=#5\t9 public :
.8!0b iS FxX3Pq8h template < typename T >
`VE&Obp[ struct result_1
P$ef,ZW" {
Hu7zmh5FF typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
[\
YP8^.. } ;
rM=A" yjR
O9 template < typename T1, typename T2 >
0Ida]H struct result_2
{:X];A$ {
]e~^YZOs typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
TkoXzG8yE< } ;
;_aoM& 1@S6[&_ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
RT"2Us]* Z^6(&Rh template < typename T >
Ux
T[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kte.E%.PE {
:+Ax3 return fn(pk(t));
gtGKV }
aQ:f"0fL template < typename T1, typename T2 >
)o</gt ) typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
z
2VCK@0 {
l_-n&(N2<[ return fn(pk(t1, t2));
N>Y50 }
Z;'.pU~ } ;
.l5 "X> 08?MS_ SvP\JQ<c 一目了然不是么?
k1U8wdoT 最后实现bind
J_E(^+ 0_mvz%[J xt,L* B template < typename Func, typename aPicker >
~*c= picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
%*q0+_ {
qg{<&V7fE return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
]"g >> N }
QU!'W&F6 I*S`I|{J 2个以上参数的bind可以同理实现。
,Z7Z!.TY! 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。
s [F' h-y =G F 十一. phoenix
7XWBI\SW Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
4
6lEJ hYXZ21(K# for_each(v.begin(), v.end(),
a`~eC)T (
H!.D2J do_
)B$P#dP)i [
#]DZrD&q cout << _1 << " , "
xqC<p`?4 ]
?b7g9 G4 .while_( -- _1),
"5JNXo,H cout << var( " \n " )
[H%?jTQ )
LsQ8sFP_" );
tm1UH 4 6Hbf9,vI 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:
`h9)`* 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
Gb |}Su operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
_<*GU@ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
2C]la %SO%{.}Zf SKpPR;=q|: template < typename Cond, typename Actor >
$dp#nyP class do_while
Wejwj/EU% {
kTZx-7~ Cond cd;
U%t/wq Actor act;
8{<[fZyC public :
.e2A*9, template < typename T >
%;\G@q_p{ struct result_1
:6j :9lYL2 {
*Z]WaDw typedef int result_type;
/3[9{r } ;
42>m,fb2[ iqednk% do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
[x<6v}fRn bxdXZBn template < typename T >
iE^a%|?} typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
V}|v!h[O8 {
?
TT8|Os do
"8muMa8Q% {
IiK(^:~% act(t);
#>:(#^Uu }
yLz,V} while (cd(t));
)Bn>/- return 0 ;
\;*}zX }
^~6] 0$yJ } ;
pP0Vg'V uB<F.!3 M=AvD(+ha 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
U7"BlT!V\ 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。
H
:
T N 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。
.K@x4
/1 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。
q#(/*AoU 下面就是产生这个functor的类:
(HaKF7Jsi ft/^4QcyAM <P^hYj-swh template < typename Actor >
mheU#&| class do_while_actor
1n`1o-&l- {
.^LL9{? Actor act;
D=~B7b: public :
1U7,X6=~ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
(eRKR2% q WR
a+zii, template < typename Cond >
(}C^_q:7d picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
E./__Mz@ } ;
%[nR|a< wt}%2x} x 9PKoNd^e 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
H9~%#&fF 最后,是那个do_
m(Y.X=EZr ~n/Aq*
TmYP_5g: class do_while_invoker
Cfr<D3&,] {
JEsLF{ public :
; wbUk5Tf/ template < typename Actor >
\oB' do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
M20Bc, VI {
z9M.e. return do_while_actor < Actor > (act);
"brRME3 }
t$K@%yU2 } do_;
SH
vaV[C ;vJ\]T ml 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
2Io6s' 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Ns2,hQFc 最后来说说怎么处理break和continue
m4"N+_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。
3ximNQ}S 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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