一. 什么是Lambda
h:a5FK@ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
A}t.`FLP,j 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,
U11rj,7 fR_)e: 0 m";=:(w f*NtnD=rJ class filler
{
b?B"u^b! public :
L)y } void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
~Xh(JK] } ;
TG{=~2
p%xo@v( {|%5}\% 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
4{}u PbS NO`LSF tN3Xn] AY[7yPP for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
[9'5+RXw3 Dr7,>Yx ;Zw! 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
!yojZG MB tE(x8>5A: gS4K](KH | 0b?9LFd 二. 战前分析
y{!`4CxF 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。
&{Uaa 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
dQ/Xs.8 bxrByu~| 1 q/m}+v] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
RNl%n} /* --------------------------------------------- */
nITr5$f vector < int *> vp( 10 );
riFE.; transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
rouD"cy /* --------------------------------------------- */
"y_$!KY% sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
h*_r='
E /* --------------------------------------------- */
o'>jO.| int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
68;,hS*|6 /* --------------------------------------------- */
)K8JDP for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
ir \ d8. /* --------------------------------------------- */
djZOx;/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
P)(Ly5$* D;BFl(l g RSM~< [M FV:Z 看了之后,我们可以思考一些问题:
P@k
;Lg" 1._1, _2是什么?
YjvqU /[3 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
Vxo3RwmR 2._1 = 1是在做什么?
*/O6cF7 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
1V FAfv%} Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
m4>v S +&(sZFW5o ~qFi0<-M 三. 动工
`9zP{p 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
&|/C*2A "O9uz$ gl2~6"dc :_)Xe*O template < typename T >
zT!JHG class assignment
dH#o11[ {
Q1buuF#CU& T value;
B7?784{x, public :
V9B $_j4 assignment( const T & v) : value(v) {}
G]QD6b9~ template < typename T2 >
;d?4phl-. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
khjW9Aa8t } ;
T(J&v|FK gbXzD`WQ BCsW03sQ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
F'pD_d9]e 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
_$i9Tk =qIJXV zVl(?b&CF u^!-Z)W class holder
y])xP%q2O {
k3S**&i!CR public :
pg4M$;ED template < typename T >
FjkE^o>
assignment < T > operator = ( const T & t) const
>"zSW? {
1ub03$pL; return assignment < T > (t);
w
y:USS? }
> {fX;l } ;
r4!zA-{ ,h8)5Mj/J o] )qv~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:
VNXB7#ry ~[k2( static holder _1;
CIO&VK Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
`lcpUWn NBUM* Z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
@B+ 而不用手动写一个函数对象。
t)$>++i {{@3r5KGl cN&b$8O=% y$4,r4cmR| 四. 问题分析
L.+5`& 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
K
V 4>( 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
Xps MgJ/w 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
bG2!5m4L 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
7v%~^l7:x 下面我们可以对这几个问题进行分析。
"b-6kM R:^GNra; 五. 问题1:一致性
l}:9)nXA{ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
F
=d L#@^ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
X1tAV>k5'L 9FJU'$FN struct holder
h+N75 {
)|Y"^K%Jm //
7CrWsQl u template < typename T >
==UH)o`?8 T & operator ()( const T & r) const
2&Wc4,O!i {
15Yy&9D return (T & )r;
s-
g[B( }
o6B!ikz 8 } ;
sx*(JM}Be +de.!oY 这样的话assignment也必须相应改动:
LLaoND6 ,+zLFQC0@ template < typename Left, typename Right >
ZFz>" vt@ class assignment
~w4aA<2Uq {
9at7$Nq Left l;
~~'XY( \L@ Right r;
;uR8pz e public :
4v E,nx= assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
>Pbd#* template < typename T2 >
3smcCQA% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
^t9"!K } ;
Ao?H.=#y Dve5Ml- 同时,holder的operator=也需要改动:
X$PT-~!a mxP{"6 template < typename T >
BXyZn0k assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
_y5b>+ {
KWN0$*4 return assignment < holder, T > ( * this , t);
ed>_=i }
.o.@cLdU $\m=-5 0- 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。
y~p7&^FeR 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
WpSdukXY{ 3lA<{m;V return l(rhs) = r;
k{"~G#GwP 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。
ZNG.W0{p 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
RQ}x7</{ ;) (qRZd6 template < typename Tp >
Qzb8*;4?FF class constant_t
ROQk^ {
$ZwsTV]x const Tp t;
y(6&90cr public :
KC8A22 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
L=zeFn template < typename T >
uR@\/6!@ const Tp & operator ()( const T & r) const
tty6 {
M(? |$$
return t;
#r:J,D6* }
(VwS9:` } ;
\p [!@d^ _RY<-B
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
LdVGFlcXi 下面就可以修改holder的operator=了
KJcdX9x B'atwgI0 template < typename T >
8=)Aksu assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
P#rwYPww\ {
q0DoR@ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
)p12SGR5 }
=NyzX&H6 @oYTJd(v{ 同时也要修改assignment的operator()
>:Q:+R;3o s( 2=E| template < typename T2 >
<fs2; T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
klJDYFX=HK 现在代码看起来就很一致了。
] p'+F q w|M~vdm 六. 问题2:链式操作
iT9cw`A^% 现在让我们来看看如何处理链式操作。
?CL1^N% 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。
-aKL
78 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。
>JCSOI 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。
>G/>:wwSP. 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
McH*J j D95$ template < typename T >
.'D+De&y struct result_1
POUB{ba {
^D oJ='& typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
7fnKe2MM } ;
|]r# IpVf fbo64$!hZ 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:
l]3g6c :M|bw{P* template < typename T >
^b>E_u struct ref
pPG!{:YT {
fBw+Y4nCO7 typedef T & reference;
_[XEL+. } ;
YVu8/D@ o template < typename T >
z?1GJ8 struct ref < T &>
|byB7f {
$_)YrqSo~ typedef T & reference;
n'4D ;4 } ;
|[k6X=5 J8? 6yd-7 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
;hd> v&u# %k$+t template < typename T >
h/-7;Csv typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
!dVcnK1 {
R>pa? tQgK return l(t) = r(t);
\EB]J\x< }
h`3;^T 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。
)-9|3` 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
uVOpg]8d ZpI _/ 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
_%i|* _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
ufEt"P-X. _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
']+H P9i$ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
,u~\$Az6 最后的布局是:
1T}|c;fc Add
+".&A#wU / \
3%|<U51 Divide 5
l\$_t2U / \
\Xxx5:qM _1 3
s#*
mn 似乎一切都解决了?不。
BIV]4vl-& 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。
r=&PUT+vt 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。
0b*a2_|8k 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:
n!HFHy2 ~Ycz(h'( template < typename Right >
bmT J assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
xW"J@OiKL Right & rt) const
Q&M(wnl5 {
NG5H?hVN= return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
3P-#NL }
&Lq @af# 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
O]{H2&k@ 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。
X8;03EW; 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。
BKvF,f/g 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。
wJ IJPYTK 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。
~xvQ?c?- 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?
%R&3v%$y* 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
ZMx_J UK&E#i template < class Action >
/!AdX0dx class picker : public Action
b[RBp0]x {
ch :428 public :
%@pTEhpF picker( const Action & act) : Action(act) {}
JmN;v|wF:c // all the operator overloaded
eTrGFe!8w } ;
J>Zd75;U y)(SS8JR Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
A 9tQb: 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
\N"K^kR4 rZpc"<U template < typename Right >
YrZAy5\ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
cMK6 {
?cg+RNI return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
If4YqBG }
M6DyOe< #axRg=d?K Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
{bc<0 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
.v;2Q7X ?pQ, 5+8 template < typename T > struct picker_maker
}T(|\
X {
70KXBu<6
typedef picker < constant_t < T > > result;
?0_i{BvN } ;
tbOe,-U-@ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
(!Ml2 {
jv_sRV typedef picker < T > result;
xR1g } ;
c+4SGWmO ]$*N5Y 下面总的结构就有了:
GD< Afni 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。
$L`7(0U- picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
bWMM[pnL picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
typ*.j[q 至此链式操作完美实现。
R^8Opf_UN
QAb[M\G ^OA}#k
NTW 七. 问题3
);Gt!]p`; 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
KJpM?: wlKL|N template < typename T1, typename T2 >
@)}Vk ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2'pxA: {
Ho"FB|e return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
9"V27"s }
8E0Rg/DnT YnI 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
da[l[b; sDbALAp
+ template < typename T1, typename T2 >
r0S7e3xb struct result_2
@H{$,\\ {
0!(Ii@m=N typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
=20Q!wcu } ;
RbrvY i
[j`'.fj 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?
b#XS.e/uf 这个差事就留给了holder自己。
XUSfOf( <F=j6U7
{[Yv@CpN template < int Order >
yyA/x, class holder;
5h20\b?=$ template <>
/n"A%6S class holder < 1 >
J v)]7u {
?94da4p public :
9Z+@i:_} template < typename T >
m9PcDhv struct result_1
"[#jq5>
: {
F48`1+ typedef T & result;
N!Y'W)i16 } ;
/pyKTZ| template < typename T1, typename T2 >
FAQ:0L$G struct result_2
?T4%"0 {
Zn9w1ev typedef T1 & result;
\XB71DUF } ;
ec]ksw6T+ template < typename T >
X=.+XP] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
G&Cl:CtC {
_<3:vyfdC return (T & )r;
N?pD"re)6 }
oW/&X5 template < typename T1, typename T2 >
[e&$4l IS typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
s lPFDBx {
Pq_Il9 return (T1 & )r1;
4Y)3<=kDG }
k|
jCc } ;
:+R||qi :*oI"U*f template <>
A: @=?(lI3 class holder < 2 >
W)9KYI9u {
{) .=G public :
PD/~@OsxU template < typename T >
I&(cdKY
z struct result_1
_nTjCN625 {
e=F'
O]
5 typedef T & result;
v4ueFEY } ;
liU=5BL template < typename T1, typename T2 >
MRJ dQCBV struct result_2
vb70~k {
,*%8*]<= typedef T2 & result;
]X-ZRmB` } ;
<`N\FM^vo template < typename T >
@:c
1+ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
IH:Hfv {
AN.` tv return (T & )r;
2ag]p }
Xbu >8d?n template < typename T1, typename T2 >
tHu8|JrH+ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
&[s^`e {
>?tcL * return (T2 & )r2;
+"p",Z }
]XP[tLYY } ;
vG =)bZSb"<" MK"Yt<e(o 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> >。
Y{J/Oib 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
"1[N;|xa 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
ga,yFw +HfjnEbtBs return l(i, j) = r(i, j);
]T*{M 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
\
_i`=dx (JM4W
"7' return ( int & )i;
i;\i4MT return ( int & )j;
Z,d/FC#y( 最后执行i = j;
@*c+`5)_ 可见,参数被正确的选择了。
x[>A'.m@) 8XY4 Q%
dpGI RL&*.r& KlrKGmy,) 八. 中期总结
N.&K"J 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:
w1GCjD*y 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
iYnw?4Y 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Y&&Y:+
V 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
!
4s$93 \XpPb{:> {$s:N&5 r]]Ke_s! ~q1s4^J @L~y%# 九. 简化
'17=1\Ss6; 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。
~pF'Qw"z| 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
o+ tY[UX 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:
&bL1G(} 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
"@f`O +-*/&|^等
h`vM+,I 2. 返回引用。
*wSl~J|ZM% =,各种复合赋值等
#Y{"`5> 3. 返回固定类型。
&FK=w]P 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
k5ZwGJ#r 4. 原样返回。
=W4cWG?+ operator,
d[S!e`,iD 5. 返回解引用的类型。
,:v}gS?Uq operator*(单目)
) Z^(+ 6. 返回地址。
t4JGd)r operator&(单目)
J,q: 7. 下表访问返回类型。
$>BP}V33 operator[]
qt1#P 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
-jyD!( operator<<和operator>>
Nh+$'6yT% b;}MA7= 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。
t7~mW$}O 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
nY*ODL m?m,w$K template < typename Left >
A l` ;SWN struct value_return
B"EMir' {
2dq{n.cgs template < typename T >
(Q'XjN\# struct result_1
;wN.RPE_^ {
+g.WO5A typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
c\x?k<= } ;
YJ"gm]Pm d)0%|yX6 template < typename T1, typename T2 >
\{&55>
struct result_2
gWlmQl {
]ny(l#Hu: typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
t]vz+VQ } ;
L8$7^muad } ;
uj]GBo= ?Rwn1.Z F1+2V"~ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
*r % P_?1Rwm-45 下面我们来剥离functor中的operator()
[lnN~#(Y 首先operator里面的代码全是下面的形式:
T[7DJNdG6 Jz-f1mhQV return l(t) op r(t)
J]~3{Mi return l(t1, t2) op r(t1, t2)
BPPhVE return op l(t)
7;_5[_ return op l(t1, t2)
Y Jv{Z^;M return l(t) op
I%(+tJ return l(t1, t2) op
3oIoQj+D return l(t)[r(t)]
zMG4oRPP return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
"90}H0(+ :N[2*.c[ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
.O,gl$y} 单目: return f(l(t), r(t));
hrW.TwK return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
0}b8S48|? 双目: return f(l(t));
V}JW@ return f(l(t1, t2));
T|}HK]QOX 下面就是f的实现,以operator/为例
\l[5U3{ yy>4`_ struct meta_divide
Uvuvr_IP {
1X{A}9nA template < typename T1, typename T2 >
"RG.vo7b static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
&{
f5F7E@ {
FIS-xpv$ return t1 / t2;
~pw_*AN }
d_yqmx?w } ;
XRz.R/ `Yut1N 这个工作可以让宏来做:
p"X\]g^jA> 4dy)g)wM #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
:wF(([&4p! template < typename T1, typename T2 > \
Gm|QOuw static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
}tJ:-!*2 以后可以直接用
bVVa5? HP DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
TJVNR_x 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
9XoKOR( (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。。。)
1'd "O
@ )GR^V=o7,Y i&l$G55F 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
ZNx{7]=a Na`qA j} template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Kc(_?` class unary_op : public Rettype
c"QI`;D_c {
MBg^U<t8 Left l;
^*0;Z<_ public :
=B/^c>w2 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ngNg1zV/q .N5"IY6> template < typename T >
-Rf|p(SJ,E typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
adxJA}K} {
bEy%S"\< return FuncType::execute(l(t));
<n#JOjHV }
)wGC=, SC!IQ80H#D template < typename T1, typename T2 >
@!F9}n
AP typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7N""w5 {
NeWssSje return FuncType::execute(l(t1, t2));
q=EQDHmh }
l"vT@g| } ;
foN;Q1?lS 't>Qj7vh0 u&g} !Smc8 同样还可以申明一个binary_op
Onk~1ks:
H)4Rs~;{'g template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
L72GF5+!! class binary_op : public Rettype
3$RII-}> {
5=
F-^ Left l;
u}$U|Cw-;T Right r;
p;B
+g X public :
J6Kfz~% binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
WpvH} l r} ^ZV xBQKg template < typename T >
+wio:== typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]f-e/8$`@ {
}KOu return FuncType::execute(l(t), r(t));
WTd})
s }
`|v#x@s uIba{9tM"P template < typename T1, typename T2 >
RJ-CWt
[LG typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*}0Q S@FN {
me9RnPe: return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
)WzCUYE 1/ }
;1y\!f3#V~ } ;
z,NHH):~ wbpxJtJB 3C[ ;2 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
X)|%[aX}q 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
o3`Z@-.G DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
q!7\`>.2:{ 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。
T xN5K`q 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
(+>n/I6 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。。。
3b_#xr- 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
]>:>":<: 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)
$)uQ%/DH> 下面是修改过的unary_op
}^ iE|YKz >LNl8X:Cz* template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
bhgh
]{ class unary_op
vdo[qk\C {
-~xd-9v? Left l;
R52!pB0[ H11Wb(6Wu public :
,`wxXU7 w(@`g/b unary_op( const Left & l) : l(l) {}
XrvrN^' EXzY4D ^ template < typename T >
ar{e<&Bny struct result_1
mEqV&M1;7l {
dxd}:L~z typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
y3xP~]n } ;
xq]&XlA:ug ZBYmAD template < typename T1, typename T2 >
712i| struct result_2
|)lo<}{ {
Tu"yoF typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
m760K*:i\ } ;
T&h|sa( 'R$~U?i8 template < typename T1, typename T2 >
0q3:"X typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jVA xa|S {
<ImeZ'L7 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
RXP"v- }
\K4m~e@! %1lLUgf3G/ template < typename T >
''(T3;^ +
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0 Hq$h {
9 (&!>z return OpClass::execute(lt(t));
kfHLjr. }
Oll\T GXP! VOiphw` } ;
Zw3|HV(so ;xRyONt 9DT}sCLz:B 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
d
EXw=u 好啦,现在才真正完美了。
zL{KK9Or 现在在picker里面就可以这么添加了:
z C``G<TB ?LW1D+ template < typename Right >
Z# :Ww picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
@!Pq"/ {
8=?I/9Xh return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
-8TLnl~[ }
Di L@NU!$q 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。
@tP,l$O& Zs4N0N{ =l\D7s +uH1rF_&@ H<>x_}& 十. bind
ZE1#{u~[y 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
RS93_F8 先来分析一下一段例子
"'8$hV65.p vbWX`skU ;^xku%u int foo( int x, int y) { return x - y;}
=EG[_i{r bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
CR_A{( bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
+Y\#'KrA 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。
@Wv*` 我们来写个简单的。
' E@D 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
AvwX 2?tc 对于函数对象类的版本:
T|=8jt, E;X'.7[c template < typename Func >
's9)\LS>p struct functor_trait
cBAA32wf {
TcqqAc typedef typename Func::result_type result_type;
w,P2_xk` } ;
V^Nc0r 对于无参数函数的版本:
"B\qp "N l^SKd template < typename Ret >
`yf#(YP struct functor_trait < Ret ( * )() >
_LS=O@s^ {
4}0s^>R typedef Ret result_type;
a]Lr<i8#% } ;
sQ_{zOUPh 对于单参数函数的版本:
zi5;>Iv0} mO\6B7V! template < typename Ret, typename V1 >
Ltu;sw struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
-PX {W)Aw {
EBn7waBS typedef Ret result_type;
-yC},tK } ;
_qGkTiP 对于双参数函数的版本:
6 g!t1%Kb #]C r
zLe template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
^v`|0z\ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
/2YI!U@A {
8
/\rmf\ typedef Ret result_type;
b,!h[ } ;
T+gqu
&9R 等等。。。
w+JDu_9+A] 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
{?
6]_J K}*s^*X template < typename Func >
FkRrW^?5G struct func_return
[WB8X, {
\Q
&Kd| template < typename T >
2AdV=n6Z struct result_1
-f'z_&KI {
PsTwJLY typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
qEywExdiu } ;
J0{0B=d; Er%nSH^" template < typename T1, typename T2 >
e\)PGjSI struct result_2
tW 9vo-{+ {
/Jo*O=Lpo typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
;ASlsUE\) } ;
uRp-yu[nt% } ;
7H=/FT?e] a*o=,! UD.$C 最后一个单参数binder就很容易写出来了
b2 ZKhS8 G"C'/ template < typename Func, typename aPicker >
QV" | class binder_1
p6sXftk {
k3u3X~u Func fn;
/9i2@#J}W1 aPicker pk;
38rC;
6 public :
?*Jv&f# 7=}`"7i~ template < typename T >
g"F vD_ struct result_1
IY+P Yad {
+$P0&YaQ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
mhVSZhx| } ;
rBT#Cyl P)Sw`^d template < typename T1, typename T2 >
meE&, { struct result_2
)$Mgp*? {
=%p0rz|b typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
\y{C>!WX4 } ;
@/7tN3O eR =P binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Hh,q)(Wo ]^E<e!z={$ template < typename T >
IL&Mf9m typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F!'y47QD {
tpU[KR[- return fn(pk(t));
*i&ks>4N }
&pV'/ template < typename T1, typename T2 >
IrM Ws86; typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3u_[=a {
/0@'8f\I return fn(pk(t1, t2));
0]fzjiaGt }
P @G2F:} } ;
QT&2&#Z 1o
V\QK& ]*D=^kA0[ 一目了然不是么?
~4<xTP\* 最后实现bind
0p)#!$ j!F5gP-l srLXwoN[ template < typename Func, typename aPicker >
GU([A@; picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
.]JGCTB3 {
JgEPzHgx return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
">@]{e* }
`O5wM\Z [RoOc)u 2个以上参数的bind可以同理实现。
VG_ PBG( 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。
AAb3Jf`UW fp^{612O? 十一. phoenix
&gR)Y3 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
J>y}kzCz 8KiG(6*Q for_each(v.begin(), v.end(),
LhKaqR{ (
Nawph do_
bbCH(fYbu [
NO+.n)etGb cout << _1 << " , "
AY<(`J{ ]
H,u {zU') .while_( -- _1),
?0*,x)t cout << var( " \n " )
&{-r 5d23 )
m<}>'DT );
6#hDj_(, IOhJL'r 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:
C-u'Me)H 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
{<+B>6^ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
0n<>X&X 那么我们就照着这个思路来实现吧:
E^qJ5pr_P _3~/Z{z8 qQ6rF
nA template < typename Cond, typename Actor >
KPHtD4 class do_while
K2|2Ks_CS {
|Tv}leJF Cond cd;
Xt}
4B# Actor act;
H{hd1 public :
$lVR6|n template < typename T >
W T~UEK' struct result_1
79`OB## {
1 etl:gcEC typedef int result_type;
![1+=F! } ;
'o}v{f P|j|0o,8p do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Cw$0XyO IyK^` y template < typename T >
\no6]xN; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RGg=dN {
x$hhH= do
Bm"-X:=' {
SbLm act(t);
n#$sLXVy }
5ir
Ffr while (cd(t));
L)(JaZyV5 return 0 ;
1V
,Mk#_ }
7M8oI.?C| } ;
yzyBr1s RD6n1Wb(@ C fs2tN 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Y=83r]% 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。
nSy{{d 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。
RISDjU3 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。
F+@/ "1c 下面就是产生这个functor的类:
8FT]B/^&m #ME!G/ T3wQ Rn template < typename Actor >
\3"jW1Wb class do_while_actor
NTWy1 {
aC90IJ8^ Actor act;
P K+rr.k] public :
.q90+9Ek= do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
]y0bgKTK epN!+(v template < typename Cond >
X8 $Y2?< picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
;O `ZVB } ;
atiyQuT6Wh h*>%ou /O[<"Wcz 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
C]EkVcKFA 最后,是那个do_
*c<6 Er>s OI^??joQ ^ YOCHXg class do_while_invoker
PfR|\{( {
2t7P| b~V1 public :
g?.y7!m template < typename Actor >
]SC|%B_* do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
R?t_tmKXC! {
<uYrYqN return do_while_actor < Actor > (act);
Yj CH KI"e }
q@Aw]Kh } do_;
6,;dU-A + `.z"Q%uz 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
\OJam<hZ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
.} O@<t 最后来说说怎么处理break和continue
8$F"!dc _ 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。
I1pnF61U 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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