一. 什么是Lambda
&WKAg:^k) 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
1:;S6{oQ 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,
^61;0 wx*03(|j; N8KH.P+ -{z<+(K!$ class filler
92(P~Sdv {
n@$("p public :
^xX1G_{ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
N;` jz(r } ;
U
ATF}x
N`J]k
B7 gp<XTLJ@> 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
p#0L@!, ('z:XW96 `$t|O&z po@Agyg5 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
AL{iQxQ6 e'|IRhr Q2 Dh( 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
pEp$J;
puAjAvIax G{74o8 \7PC2IsT3 二. 战前分析
cV4]Y(9 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
}2hU7YWt 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
:/R>0 n, r
m l:+$K s for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
3Z}v%=5
" /* --------------------------------------------- */
0at['zw vector < int *> vp( 10 );
$ftxid8 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Ou`;HN;[ /* --------------------------------------------- */
]&OI.p sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
dUL*~%2I /* --------------------------------------------- */
ue1g(; int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
?vP6~$*B /* --------------------------------------------- */
`96MXP for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
WK5B8u*< /* --------------------------------------------- */
w<u@L for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
?G[=pY:= jqlfypU u7SC_3R Rn*@)5 看了之后,我们可以思考一些问题:
H8kB.D[7Q 1._1, _2是什么?
pQi |PQq 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。
.I0M'L~!/L 2._1 = 1是在做什么?
mu2|%$C;$ 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。
2cjbb kq 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。
26}fB y~'%PUN >8|V[-H 三. 动工
D63?f\ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Z*n4$?%W -/:!AxIH NiYT%K% 5<M$ XT template < typename T >
+;,X?E] g class assignment
d;nk>6<| {
RI<&cgWn+< T value;
:F_>`{ public :
'~VF*i^4 assignment( const T & v) : value(v) {}
rZ&li/Z template < typename T2 >
WRrg5&._q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
2sj:
&][R } ;
\5-Dp9vG E`Br# "/Bl .kTOG'K\e 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
;ojJXH~$} 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
8)>4ZNXz BOD!0CR5 y;%\w-.\ <'4 8mip class holder
MDZPp;\) {
6~l+wu<$ public :
-p"}K~lt: template < typename T >
NiMsAI@j assignment < T > operator = ( const T & t) const
C`-CfZZ {
@;tM R|p return assignment < T > (t);
:`>tCYy; }
CzIs_/ } ;
Cj=_WWo o;21|[z Tb!FO"o 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:
dA^{}zZu ;oO_5[,M static holder _1;
Y6T{/! Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Tz~a. h@ 6E2#VT>@/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
|h\A5_0_ 而不用手动写一个函数对象。
T
oT(' jZH4]^De uqD|j:~ =k s@E)=;! 四. 问题分析
nvA7eTO6C 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。
L
F&!od9[ 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。
2D a0*xn{ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
[dXa, 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
BY9Z}/{j 下面我们可以对这几个问题进行分析。
D< kf/hj ?M^qSo=/~ 五. 问题1:一致性
3.9/mztS 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?|
~Kl"V%> 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
lbGPy'h<rt '-mzt~zGOY struct holder
?mF:L"i {
S..8,5mBH //
:YPi>L5 template < typename T >
}=JSd@`_ T & operator ()( const T & r) const
A
H=%6oT2 {
ArScJ\/Nwv return (T & )r;
-zWNQp$ }
$$SJLV } ;
C$$Zwgy RR|X4h0.
这样的话assignment也必须相应改动:
VrWQ] L QpA$=' template < typename Left, typename Right >
#R7hk5/8n} class assignment
8kC$Z ) {
Q`{Vs:8X Left l;
[e_<UF@A* Right r;
?B@3A)a public :
Gm &jlN assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
O.Y|},F template < typename T2 >
r;{ggwY&J T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
$Ld-lQsL } ;
2
6
>9$S &gr
T@ 同时,holder的operator=也需要改动:
Vk*XiEfKm> s>1\bio*I template < typename T >
`GlOl- assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
!? H:? {
!1K.HdK return assignment < holder, T > ( * this , t);
NJmx(!Xsh }
vE1:;%Q 45x4JG 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。
ROvY,-? 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
~*J
<lln Dm$SW<!l| return l(rhs) = r;
4.Fh4Y:$' 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。
um%s9 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
'+ mI
66sgs16k template < typename Tp >
feH&Ug4?G class constant_t
g-,lY| a {
-[&Z{1A4x4 const Tp t;
f,|;eF-Z public :
Y^C(<N$ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
2
E?]!9T~| template < typename T >
Y]Z& const Tp & operator ()( const T & r) const
deq5u> {
6)W8H X~+ return t;
wkx #WC }
$at\aJ } ;
*M$mAy< k<Xb<U 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
sva-Sd8 下面就可以修改holder的operator=了
[z"oi'"fQ )2q
r^) template < typename T >
4F6I7lu assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
~C3J-z< {
tOte[~, return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
|eg8F$WU }
xi4b;U j G$)tp^%] 同时也要修改assignment的operator()
PW iuM=E .:4*HB template < typename T2 >
I+ 3qu= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
6xY6EC 现在代码看起来就很一致了。
}eI9me@Aa mKyF<1,m 六. 问题2:链式操作
wAgVevE 现在让我们来看看如何处理链式操作。
tk:nth 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。
j^v<rCzc( 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。
]Nw]po+ 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。
m5a'Vs 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
B*E"yB\NV I[gPW7&S@ template < typename T >
WvoIh4] struct result_1
smn(q)tt {
2yD ?f8P4 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
DZLEx{cm } ;
?R4u>AHS@ ,\1Rf. 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:
f}KV4'n T00sYoK template < typename T >
5\O&pz@D struct ref
XbeT x {
m(dW["8D typedef T & reference;
\VI0/G)L } ;
gNZ"Kr o6 template < typename T >
PR AP~P&^ struct ref < T &>
[3ggJcUgW> {
qF-Fc q typedef T & reference;
*-.`Q } ;
]/3!t=La s jaaZx1 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
p2fzbBt t$p%UyVE template < typename T >
LaZ
@4/z! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
DHyQ:0q {
T-lP=KF= return l(t) = r(t);
Uqx@9z( }
oK<H/76x 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
tNOOaj9mw 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
[#SO}'1n l}T@Cgt 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
beT[7uVj_ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
:/Z1$xS _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
0B2f[A +5 调用divide的对象返回一个add对象。
"4T36b 最后的布局是:
s<:);-tL Add
33a}M;vx / \
y5D3zqCG Divide 5
JDp=w,7LF / \
gx eu2HG _1 3
nE0I [T( 似乎一切都解决了?不。
$GQEdVSNo 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
%U.x9UL 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
Jy[rA<x$ 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:
P1]F0fR $]W*;MTI} template < typename Right >
&uV|Ie8@q assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
jROh3kq Right & rt) const
cg_tJ^vrY {
^vzXT>t-M return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
[Z;H=` }
jaVx9FR+ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
U[q3 9FR 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。
:xO43z 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。
T
:^OW5 d 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。
:RYYjmG5;
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。
/?|;f2tbV2 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?
vS:=%@c>ta 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:
R!\._m?\h kFT*So`' template < class Action >
Gg:W% class picker : public Action
_g D9oK {
31M'71s
public :
?VTP|Z picker( const Action & act) : Action(act) {}
JE@3 UXg // all the operator overloaded
X3XTB* } ;
yM(ezb x[BA <UNO 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。
C nD3%% 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=PK)FJ \[8uE,=| template < typename Right >
&sXk!!85: picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
D$D;'Kij {
%+;am Rb return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
8Bxb~* }
41rS0QAM &`-e; Xt Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
yV6U<AP$3 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
})q8{Qj! /nt%VLms% template < typename T > struct picker_maker
!HW?/-\,O {
O-~cj7
0\ typedef picker < constant_t < T > > result;
MRK3Cey} % } ;
OKj\>3 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
*Ct
^jU7 {
P`_Q-vu typedef picker < T > result;
a+9_sUq } ;
\!0~$?_)P 3cNr~`7 下面总的结构就有了:
Y]B9*^d< 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'Y)Y(d 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。
u=#_8e(9Z picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Cs,t:ajP 至此链式操作完美实现。
,ob)6P^rw Q%V530
P; jq|fIP 七. 问题3
JxRn)D 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。
sd*NY jT-tsQ ., template < typename T1, typename T2 >
Go~3L8
' ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:/fT8KCwo {
Ro2!$[P return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
=trLL+vGw' }
fCv.$5 _gCi@uXS3 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
w (ev=)7< @ "CP@^ template < typename T1, typename T2 >
_Pl5?5eZj struct result_2
M=EV^Tw-= {
Of<Vr.m{R typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
A2`Xh#o } ;
<bywi2]z -t125)6 I 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
99b"WH^3$y 这个差事就留给了holder自己。
Bv6~!p """eU," E1qf N>0Z template < int Order >
~(^?M class holder;
X}&Y(kOT template <>
g zyi'K< class holder < 1 >
\YsLVOv%:d {
v.Q+4
k public :
3nUC,T%
template < typename T >
cNl$
vP83z struct result_1
-e *(+ {
- KaU@t typedef T & result;
cA!o
xti } ;
'^,|8A2 template < typename T1, typename T2 >
uC 2{
Mmy struct result_2
0qN+W&H {
rp!{QG typedef T1 & result;
|W|RX3D } ;
D}nRH@<` template < typename T >
9t&m\J
>8; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Z.U8d( {
;W@ return (T & )r;
!q^2| % }
-&np/tEu& template < typename T1, typename T2 >
;7mE%1X typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
>WY\P4)k {
z3yAb"1Hg return (T1 & )r1;
,T+.xB;Q@ }
1X#gHstD } ;
N[xa= &W>%E!F template <>
-Vjrh/@ class holder < 2 >
s{0c.M {
.:SY:v r public :
z'k@$@:0XD template < typename T >
{6;S= 9E\ struct result_1
oJ0ZZu?{D {
z?C&,mv typedef T & result;
I@I-QiI } ;
c7 O$< F template < typename T1, typename T2 >
5
r&n struct result_2
a,?u
2 {
JZoH - typedef T2 & result;
$HFimU,V=0 } ;
0JV|wd8j template < typename T >
-Dr)+Y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
aq.Lnbi/X {
g6;a2 return (T & )r;
2U'Vq }
E~c>LF_]Q template < typename T1, typename T2 >
dm{/ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Z
WhV"]w& {
l9F]Lw return (T2 & )r2;
`"eIzLc%o6 }
`it } ;
[xl+/F7 ,V ) |A=ml N7dI}ju 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> >。
kaNK@a=e|/ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
rSNaflYAr 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
RhSoD.Da [?VkwFD0 return l(i, j) = r(i, j);
7DWHADr 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
42.y.LtZ t ;bU#THM return ( int & )i;
f^@DuI return ( int & )j;
kD_616 最后执行i = j;
L9,O,f 可见,参数被正确的选择了。
PsyXt5Dk ^:^8M4: :<R"Kk@ ]+@I]\S4 $/$ 5{< 八. 中期总结
^ <+V[=X 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:
YiTVy/ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
-X,[NI3 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
L~&r.81 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
ECLQqjB JnXVI!+JDL "Rr650w[ 'EkuCL >1NE6T 1p
COLC%1 九. 简化
"uG@gV 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。
qnTW?c9Z5 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
lVo}DFZ 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:
{4HcecT 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
DkeFDzQ5 +-*/&|^等
E6s)J -a 2. 返回引用。
DY8w\1g" =,各种复合赋值等
#0 eop>O 3. 返回固定类型。
QK(w2` 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
xcE<|0N
: 4. 原样返回。
,2`FSL%J operator,
)|E617g 5. 返回解引用的类型。
=4:]V\o):' operator*(单目)
Q<2`ek 6. 返回地址。
ZoT8 operator&(单目)
s=83a{#K 7. 下表访问返回类型。
)wfqGkr=m! operator[]
C0
o 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
2~)r,., operator<<和operator>>
%%hG],w ]seOc],4 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。
?j@(1",=& 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
R9)"%SO<y \'-E[xNcWI template < typename Left >
V8"m_ struct value_return
5PPaR|c3 {
e&ci\x% template < typename T >
^#)]ICV struct result_1
tQmuok4"d {
7s}Eq~ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
GfL:0 } ;
P8n |MN ,]_<8@R template < typename T1, typename T2 >
/=S\v<z struct result_2
&v g[k#5 {
8m 5T
typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
-^&NwLEv= } ;
HAdDr!/` } ;
V~"-\@ }^zsN` tu5T^"BqO 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
0^>b=a JbXd9AMh2 下面我们来剥离functor中的operator()
^H~g7&f9?N 首先operator里面的代码全是下面的形式:
S)=3%toS> VrnZrQj< return l(t) op r(t)
X}_Gk5q* return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Y [%<s/ return op l(t)
s|9[=JMG return op l(t1, t2)
ND\M return l(t) op
2OsS+6,[x return l(t1, t2) op
!6*m<#Qm return l(t)[r(t)]
W>y& return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
}5]7lGR 9oTtH7% 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:
>h{)7Hv 单目: return f(l(t), r(t));
}}gtz-w return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
4{CeV7 双目: return f(l(t));
^~JF7u return f(l(t1, t2));
S$NJmXhx5 下面就是f的实现,以operator/为例
{YF(6wVl J*;= f8 struct meta_divide
57[tUO {
s%i
\z }/ template < typename T1, typename T2 >
7&3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
FG)(,?q {
*IWWD\U return t1 / t2;
1w'W)x }
6\vaR# } ;
yz^4TqJ *~Sv\L 这个工作可以让宏来做:
SGK
5 =;~*YD(%/ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
sny$[!) template < typename T1, typename T2 > \
U%rq(`;
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
H_FT%`iM 以后可以直接用
ob]j1gYb DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
UM:]QbaIn 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
tX~*.W: (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。。。)
*NCkC
~4 R^&.:;Wi> 2"IDz01ne 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
\Sv8c}8 @Io@1[k j template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'9@AhiNV class unary_op : public Rettype
#T++5G {
K8RV=3MBLD Left l;
l-$5CO public :
P71] Z unary_op( const Left & l) : l(l) {}
_f"KB=A_x rVZl v3 template < typename T >
tP4z#0r2 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9xaieR {
REWW(.3o return FuncType::execute(l(t));
;L[N.ZY! }
Q#zU0K*^ ^X ~S}MX template < typename T1, typename T2 >
ti!kJ"q typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
cy0j>-z {
VWrb`p@ return FuncType::execute(l(t1, t2));
mv>-XJ+ }
qW`DCZu } ;
$
D.*r*c6 u4|)A4n jM:|%o 同样还可以申明一个binary_op
L [&|<<c
1|:'jK#gE template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
/<1zzeHRSD class binary_op : public Rettype
+h@ZnFp3 {
oc;4;A-;`c Left l;
DO6
p v Right r;
17#t 7Yk public :
VI]~uTV binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
V-dyeb
_6-N+FI template < typename T >
HT7I~]W typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-f["1-A {
)zkr[;j~` return FuncType::execute(l(t), r(t));
r-o+NV }
@cc}[Uw4B lJdrrR)wg template < typename T1, typename T2 >
ai"N;1/1O| typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8Y [4JXUK {
Zs2;VW4RW return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
]z8Th5a?o }
'&/~Sh$% } ;
|_ OoD9,M %LBf'iA }kSP p 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
ndu$N$7+ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
b8**M'k DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
%E[ $np> 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。
8ib e#jlg 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
f`YHZ
O 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。。。
$B`ETI9g-N 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
;gLOd5*0 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
YmD~&J 下面是修改过的unary_op
e[6Me[b s9SUj^ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
E:Ul_m8 class unary_op
`jec|i@oO {
u)vS,dzu
Left l;
IZuP{7p$ +I +RNXR/{ public :
C!Jy;Z=+u \+"Jg/)ij unary_op( const Left & l) : l(l) {}
5xQ5)B4k WO$8j2!~# template < typename T >
F`>qg2wO struct result_1
x"A\Z-xxz {
=
u&dU'@q typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
f9t+x+ Z } ;
I#;.;%u 3gYtu-1 template < typename T1, typename T2 >
<?h(Dchq struct result_2
~:*V'/2k
{
#vc!SI typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
MzF,is } ;
F~/~_9RJ rpc;*t+z template < typename T1, typename T2 >
F^&@[k7WW typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
DABV}@ K" {
BwAmNW&i return OpClass::execute(lt(t1, t2));
{vk%&{D0) }
N'0nt]&a \H
5t-w= template < typename T >
8 %p+:6kP5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
JsEnhE}] {
WR_B:%W. return OpClass::execute(lt(t));
4#W*f3d[@: }
L s+zJ1 yq!peFu } ;
Y=,9 M Gn4XVzB`O b>]UNf"- 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
tMXNi\Bj 好啦,现在才真正完美了。
4{G>T 现在在picker里面就可以这么添加了:
GC|V>| tz# iFZ.a.NDc template < typename Right >
Ym6v 4k!@O picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
_Td#C1g3 {
pcQgWjfS return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
?Zb3M }
T8^l}Y
B 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
ErFt5%FN.O {kvxz } ?MbU6" +BE_t(%p" n4.\}%=z 十. bind
k%iwt]i% 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
aGAr24]y 先来分析一下一段例子
r.c:QY$ ;p87^: x6ayFq= int foo( int x, int y) { return x - y;}
5Q: %f bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
&da:{ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
'j!n
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。
]W5p\(1g 我们来写个简单的。
A\v53AT 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
dF5y'
R' 对于函数对象类的版本:
|io)?`pj -Rx;"J.H template < typename Func >
^}`24~|y struct functor_trait
B~b
='jN {
}PM7CZSq typedef typename Func::result_type result_type;
5W=Jn?y2 } ;
m -0EcA/ 对于无参数函数的版本:
#99 =wn rC_saHo>#R template < typename Ret >
w O6>jW
7 struct functor_trait < Ret ( * )() >
\ 7IT[<Se {
(iIzoEpb8W typedef Ret result_type;
x:h)\%Dg< } ;
c2L\m*^o 对于单参数函数的版本:
!#W3Q dp4vybJ template < typename Ret, typename V1 >
/%)(Uz struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
vP\6=71Y {
/ %iS\R%ca typedef Ret result_type;
Z~[eG"6zI } ;
4~8-^^ 对于双参数函数的版本:
TX7dwmt)N Sr_hD5! template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
LBmXy8'T` struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
[)il_3t {
d=
?lPEzSA typedef Ret result_type;
U#<{RqY } ;
wWSE[S$V 等等。。。
SR_-wD 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Tt=;of{ %a:T9v template < typename Func >
lkC| g%f struct func_return
|C5{[ z {
JY,oXA6O template < typename T >
FlY"OU* struct result_1
2fNNdxdbT {
HrMbp typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
EQX<<x" } ;
8iM:ok =kCiJ8q| template < typename T1, typename T2 >
}^P"R[+4u struct result_2
2|U6dLZ! {
3+q-yP#X typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
A,(9|#%L } ;
*SlWA)9Y } ;
D- O{/ ZI8@ 6 L\ /!y;h- 最后一个单参数binder就很容易写出来了
7Jd&9&O U J6ed template < typename Func, typename aPicker >
hZ.](rD class binder_1
e@S\7Ks {
q8,,[R_ Func fn;
k~F,n aPicker pk;
e2g`T{6M public :
[xQ.qZ[h& 9[lk=1.qN template < typename T >
pbIVj3-lY struct result_1
&> R:oYN {
B~J63Os/ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
@;KvUR/+FE } ;
Dz/MIx 5 PP^w~n template < typename T1, typename T2 >
8*|*@ struct result_2
<*P)"G {
.ud&$-[a typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
xsN OjHk } ;
jj]|}G HiD%BL>% binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
$BG]is,&5 z46Sh&+ template < typename T >
"
RIt typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!lA~;F {
*y$CDv return fn(pk(t));
B]mMwqM# }
3C'6i template < typename T1, typename T2 >
$vn)(zn+ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(]10Z8"fJ {
w'7J`n:{] return fn(pk(t1, t2));
YPO24_B }
JNP6qM } ;
c0w1
N]+Ne ps:E(\ n36iY'<) G 一目了然不是么?
"$ISun=8 最后实现bind
gA3f@7}d }]<|`FNc @x;(yqOb template < typename Func, typename aPicker >
NS;LFeGD picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
{A5$8)nl| {
1N5lI97j return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
-.L )\ }
FIu^Qd a4Z e!l( 2个以上参数的bind可以同理实现。
2Uu!_n}tNF 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
KuL+~ "|R75m,Id 十一. phoenix
OI3j!L2f Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
=EU;%f zZey for_each(v.begin(), v.end(),
d#W^S[[ (
vj]h[=: do_
NgF"1E [
bQ&%6'ck cout << _1 << " , "
pd.unEWwF ]
BxZ7Bk .while_( -- _1),
'Z%1Ly^b cout << var( " \n " )
uc|ej9N )
bqaj~:}@ );
H]f[r~ ]Zc\si3i& 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
Vl>KeZ+ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
~dP\0x0AB operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
#B#xSmak 那么我们就照着这个思路来实现吧:
3\C+g{}e 2!9Zw$ w@n}DCFt template < typename Cond, typename Actor >
C}DIm&)) class do_while
1TF S2R n {
BHErc\ITP Cond cd;
}OTJ{eG Actor act;
z2!4w +2 public :
%%)y4>I template < typename T >
A>HCX 4i struct result_1
7W5Cm\ {
3-kL0Q[" typedef int result_type;
sYvlf0 } ;
IS;[oJef ,mC=MpfzJ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
9`? M-U V'UFc>{o template < typename T >
PtzT>< typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F" 4;nU {
j |o&T41 do
X\i;j!;d {
S/RChg_L5 act(t);
(Jk[%_b>_ }
VUz+_) while (cd(t));
FN (O return 0 ;
-(ST }
wbh=v; } ;
GaL UZviJ_ 9\=SG"e( q:iu
hI$~G 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
UnEgsfN 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
!41"`D!1 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
p{``a= 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
GCv1x-> 下面就是产生这个functor的类:
_>?.MUPB Q:T9&_| 4 ?[1JN> template < typename Actor >
joZd class do_while_actor
8pp;"
"b {
o)DO[ Actor act;
V7O7"Q^q public :
NA`8 ^PZ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
7VWy1 Iek]/= template < typename Cond >
%T\2.vl picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
J8Vzf$t}; } ;
Gi2Fjq/Y *Tr{a_{~C 8F's9c, 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
} j;es(~D 最后,是那个do_
EQ|Wke L.}sN. "*(a2k3J class do_while_invoker
~ tN/ {
BglbQ'6p public :
{y%@1q%" template < typename Actor >
5@I/+D do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
% I2JS {
gFfKK`)}D' return do_while_actor < Actor > (act);
\ Z5160 }
peOoZdJd } do_;
$+Z2q<UT )e6sg]# 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
*~b~y7C 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
j#Lj<jX!xR 最后来说说怎么处理break和continue
FP*kA_z$ 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。
FT-=^VA\ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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