一. 什么是Lambda
pV
+|o.<C 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
"XKy#[d2 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,
m
)zUU -MO#]K3< ./k/KSR @ ZwvBH class filler
=wHVsdNCN {
Zq|I,l0+E public :
t#/YN.@r void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
eV"h0_ox } ;
VT%NO'0 )uIe&B
?)?Ng} 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:
;|5F[ zh`<WN&H wj<6kG Eh;'S"{/?j for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
# E^1|: fue(UMF~ 0r] t `{H 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
}6}l7x r
CHl?J )!Z*.? -M~:lK]n 二. 战前分析
OU(8V^. 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。
s1$nvTzBr 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
u+e{Mim Z{Qu<vy_ qu6D 5t for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
D|L9Vs` /* --------------------------------------------- */
'!cCMTj vector < int *> vp( 10 );
(KD RkE|= transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
ks qQM /* --------------------------------------------- */
6V:U(g sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
HTcb_a /* --------------------------------------------- */
2K6qY)/_ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
mPK:R^RjG& /* --------------------------------------------- */
o>i4CCU+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
4*#18<u5 /* --------------------------------------------- */
qI9z;_,gNz for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
IH&|Tcf\ =/+-<px j'<<4.( gHEu/8E 看了之后,我们可以思考一些问题:
x0D*U?A 1._1, _2是什么?
sPQQ"|wU 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。
[{,T.;'<j 2._1 = 1是在做什么?
Apag{Z]^B 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。
L>NL:68yN 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。
9r<J"%*Q "]x'PI 4J 5iw<>9X* 三. 动工
fLD,5SN 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
~i{(<.he >d*@_kJM !bx;Ta. )Y0!~#
` template < typename T >
.x.]`b( class assignment
0c]/bs{} {
vY}g<* T value;
6f>{"' public :
z`}qkbvi assignment( const T & v) : value(v) {}
1;8UC;, template < typename T2 >
S-b/S5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
?V.cOR`6 } ;
w\u=)3qyVV Xp% v.M uc\Kg1{ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
\<>ih)J@tt 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
7wqK>Y1a [`[|l
OU.6bmWy| JPUW6e07o class holder
_pG-qK {
qLG&WB public :
4G0m\[Du template < typename T >
(Q!}9K3 assignment < T > operator = ( const T & t) const
.},'~NM] {
7`Ak)F:V return assignment < T > (t);
.bg~>T+< }
\fdv]f } ;
EwT"uL*V; eA ?RK.e fu ,}1Mq# 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:
,WYPU $G+@_' static holder _1;
EjR9JUu Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
(D&3G;0tK k FD;i for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
)[IC?U:5I 而不用手动写一个函数对象。
'ya{9EdlT H;LViP2K* ^*Q ?]N 7"x;~X 四. 问题分析
g%I"U>!2 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
xml7Uarc 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
|F[+k e 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
-20bPiM$A 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
50wulGJud 下面我们可以对这几个问题进行分析。
9>/4W. iC~^)-~H=w 五. 问题1:一致性
9T9!kb 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?|
_Y4` xv0/ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Y=I'czg
A,<E\ struct holder
iy!=6 {
P>D)7V9Hh //
Pn1^NUMZJ template < typename T >
Sy_G,+$\ T & operator ()( const T & r) const
'KL0@l {
U_Ptqqt% return (T & )r;
-f^tE,- }
P4'Q/Sj } ;
j2[+ztG tw/dD + 这样的话assignment也必须相应改动:
9:|{6_Y #q$HQ&k template < typename Left, typename Right >
hWLA<wdb class assignment
lgy<?LI\ {
!i}w~U< Left l;
8/cX]J Right r;
5Ln,{vsv public :
M
FMs[+2_o assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
BwpqNQN template < typename T2 >
7S:\"A7 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
lb3bm)@: } ;
xm~`7~nFR _D&598 xx 同时,holder的operator=也需要改动:
|SSSH
/C:gKy4
template < typename T >
s!zx}
5 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
G>}255qY {
gZXi]m& return assignment < holder, T > ( * this , t);
AV]2euyn }
:eCwY &
J'idYD 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。
3;9^ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Mfuv0P~ V2EUW!gn
2 return l(rhs) = r;
f'RX6$}\1X 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
R) h#Vc( 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
'JE`(xD };zFJ6I8 template < typename Tp >
_;y9$"A class constant_t
Gb6 'n$g {
_N cR)2 const Tp t;
a58H9w"u) public :
=y*IfG9b constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
t{9GVLZ template < typename T >
0Mm)`!TLSW const Tp & operator ()( const T & r) const
eo?bL$A[s {
oZgjQM$YP return t;
_jVN&\A]mC }
^{`exCwMx } ;
="H`V V_ :3Ox~o 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
4pF*"B 下面就可以修改holder的operator=了
M|h3Wt~7 ;$|nrwhy template < typename T >
\gaw6S>n} assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Wn2NMXK {
@Nx9) return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
hn@08t G }
cV6D<,) ED gag 同时也要修改assignment的operator()
.`eN8Dl1 Dz/ "M= template < typename T2 >
K\r8g=U T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
+ &Eqk 现在代码看起来就很一致了。
YD6'#( (w3YvG. 六. 问题2:链式操作
2/^3WY1U 现在让我们来看看如何处理链式操作。
</zEg3F\ 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。
C,r;VyW6BI 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。
*i%d,w0+ 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。
~36!?&eA8 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
d7upz]K9g Ui W>J template < typename T >
g!|kp? struct result_1
;6$jf:2m {
_B<X`L
= typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
rb.N~ } ;
$UWZDD 6bC3O4Rw 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:
x 9fip-
}my`K template < typename T >
-Q*gW2KmV struct ref
5t]H?b8 {
a1lh-2xX typedef T & reference;
q0vQa } ;
,f>k%_U} template < typename T >
Y:[u1~a struct ref < T &>
u*`GiZAO {
^09,"<@k typedef T & reference;
&h/Xku&0 } ;
:"c*s4 U5de@Y 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
DvvK^+-~ g2_"zDiw2 template < typename T >
onzxx4bax typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
f+!(k)GWd {
k9!{IScq return l(t) = r(t);
F JyT+ }
Dp9+HA9t 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。
(!WD1w 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
nNn:- :vbW 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
O\r0bUPE _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
~9@UjQ^)F _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
6i/(5 nQ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
.ioEIs g 最后的布局是:
xy;;zOh` Add
R\[e!g*I / \
sPIn|d Divide 5
FZnw0tMq / \
3!]rmZ-W _1 3
(GfZ* 似乎一切都解决了?不。
> ~O.@| 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。
tWcHb # 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。
VOLj>w 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:
gPPkT" RA
L~!"W template < typename Right >
@q)d assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
lThB2/tV\ Right & rt) const
[7y]n;Fy {
8":Q)9;% return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
O=7CMbS3 }
|sE'XT4ag 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
=I_'.b 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。
w}L[u
r;I_ 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。
S
f#
R0SA 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。
eaU 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。
p`qgrI` 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?
?:0Jav 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:
Mo|2}nf BI@[\aRLQ template < class Action >
$I?"lky class picker : public Action
G3T]`Atf {
~k5W@`"W public :
JxU5 fe picker( const Action & act) : Action(act) {}
QMm%@zH // all the operator overloaded
[$UI8tV } ;
t]G:L}AOl J{G?-+` 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。
@H8EWTZ 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:
seJ^s@H5l {'H(g[k template < typename Right >
\ Cj7k^ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
f|gg {
aN3;`~{9 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
HGg@ _9tW }
)4 ;`^]F 0"z9Q\{} Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
9Mcae31 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。
_yR^*}xJb K3uRs{l| template < typename T > struct picker_maker
u*9V&>o {
a 1*p*dM# typedef picker < constant_t < T > > result;
S+lqA-: } ;
"0TZTa1e template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
!;'=iNOYR {
uyx 2;f typedef picker < T > result;
u ^RxD^=L } ;
BY*8ri^u #g!.T g' 下面总的结构就有了:
2
yz _ 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。
8 Fbo3 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。
hi[pVk~B) picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
<~=Vg 至此链式操作完美实现。
Flb&B1 xgtR6E^k yB6?`3A: 七. 问题3
-UT}/:a 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。
O#r%>;3* ;dhQN}7 template < typename T1, typename T2 >
sDV Q#}a ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V(*(F7+ {
cB&:z)i4 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
7 X4LJf }
2:ylv<\$ \73ch 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:
32
=z)]FZ 9gZ$
template < typename T1, typename T2 >
`r_/Wt{g struct result_2
|ENh)M8}r {
Xn
;AZu^'R typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
>(RkZ}z } ;
/ XIhj +ck}l2 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?
FN73+-:n:j 这个差事就留给了holder自己。
i}?>g -( Y<8vw
d 1BEHw?dLU template < int Order >
U/BR*Zn]* class holder;
Tm?# M&' template <>
{(}By/_ class holder < 1 >
Z/J y'$x {
yV(\R public :
T[A69O]v template < typename T >
:~^(g$Z struct result_1
WX0tgXl {
?z
u8)U typedef T & result;
ig &Y } ;
E4xa[iZ template < typename T1, typename T2 >
w%sT{(Vd`C struct result_2
a.6(K {
@=kSo
-SX typedef T1 & result;
as=LIw}Q4 } ;
`P ,d$H " template < typename T >
PFK
'$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|^H5^k "Bv {
;*&-C9b return (T & )r;
xkR0 }
GuL<Z1<c template < typename T1, typename T2 >
>F&47Yn typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
1aABzB
^ {
wlmRe`R return (T1 & )r1;
`@s^(hc7i }
X\F|Tk3_ } ;
5/z/>D; =nHgDrA_ template <>
`y* }lg T class holder < 2 >
t&DEb_"De {
jF*j0PkNdb public :
29q _BR *: template < typename T >
`@|$,2[C struct result_1
^sg,\zD 'X {
C"enpc_C/ typedef T & result;
=mmWl9'mJ } ;
<rS F* template < typename T1, typename T2 >
xn|(9#1o struct result_2
PnG-h~Y3N {
N)>ID(}F1 typedef T2 & result;
Zj4Uak } ;
GowH]MO template < typename T >
jlg(drTo typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
>)Tqt!? {
H 7
^/q7 return (T & )r;
gltBC${7wZ }
uSBaDYg template < typename T1, typename T2 >
T9q-,w/j; typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
2VCI 1E {
*HB-QIl return (T2 & )r2;
#LN`X8Wz' }
3DG_QVg^v } ;
.w,q0<} ?[>3QE 9Lfv^V0 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> >。
5nVt[Puw 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
'$QB$2~V 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
G9@0@2aY8 @AuO`I@p= return l(i, j) = r(i, j);
?b5^ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
<_KIK -n5)w*b, return ( int & )i;
VOh4#%Vj return ( int & )j;
@$K"o7+] 最后执行i = j;
F1Bq$*'N$w 可见,参数被正确的选择了。
_t}WsEQ+P -1@<=jX3_ $
o#V# b\+`e b8_ [;sRV< 八. 中期总结
;P&OX5~V 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:
E q+_&Wk 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
7i1q wRv 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
7 x?<*T 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
8kDp_si U|j`e5) O!bOp= 5.J.RE"M w^0nqh mUx+Y ]Ep 九. 简化
63x?MY6 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。
t5IEQ2 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
iMRwp+$ 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:
Ok\7y-w^ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
njA#@fU +-*/&|^等
Nu~lsWyRI5 2. 返回引用。
T37XBg H =,各种复合赋值等
Hg (Gl 3. 返回固定类型。
TrR8?- 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
_/<x 4. 原样返回。
j^2j&Ta operator,
{+Cy U!O 5. 返回解引用的类型。
QoH6 operator*(单目)
@49S` 6. 返回地址。
KRKCD4 operator&(单目)
&~U ] ~;@ 7. 下表访问返回类型。
N_q|\S>t/ operator[]
%3''}Y5
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
P J[`| operator<<和operator>>
'a.qu9PJ 2Q:+_v 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。
{3vNPQJ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
fL7xq$K 0% I=d template < typename Left >
I4?5K@a struct value_return
,UdVNA {
4x[S\,20 template < typename T >
07=mj%yV struct result_1
t}/( b/VD {
x`)&J
B typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
=kG@a(- } ;
I?G: p+ r1RM
template < typename T1, typename T2 >
5bpEYW+ struct result_2
R<N
]B {
|*tp16+6 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
k~
/Nv=D } ;
(Px OE } ;
Vj>8a)"B5a \v)+.m?n gCY';\f! 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
v0jgki4t ]
{HI?V 下面我们来剥离functor中的operator()
/%A*aGyIc 首先operator里面的代码全是下面的形式:
ZbAcO/ [Hh9a;.*}h return l(t) op r(t)
h>OfOx/{q9 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
G+|` 2an return op l(t)
/J6rv(( return op l(t1, t2)
0}quG^%_ return l(t) op
aPbE;"
f return l(t1, t2) op
Q^txVUL return l(t)[r(t)]
dL
)<%
o return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
l8#EM1g- 0F><P?5 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
`$aZ0+ 单目: return f(l(t), r(t));
)U{Qj5W+F return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
_~ iw[*#u 双目: return f(l(t));
SQt4v" return f(l(t1, t2));
O#S.n#{ 下面就是f的实现,以operator/为例
P1' al Otm0(+YB7 struct meta_divide
-Wi` G
{
p|D/;Mk template < typename T1, typename T2 >
scLll ,~ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
BbS4m {
l3F6AlPql return t1 / t2;
Jz
*;q~ }
\7'{g@C( } ;
?"g2v-jTK &m:uO^-D 这个工作可以让宏来做:
/{--+
C =^ 50FI| #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
<1\Nb{5 template < typename T1, typename T2 > \
*N'p~LJ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
"d5n \@[t 以后可以直接用
OMg<V DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
LW_f 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
ThbGQ"/ (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。。。)
k-OPU, Lrq.Ab# m#Z#
.j_2 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
Is?La /,Re"!jh template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
j+v=Ul|l class unary_op : public Rettype
[!]2djc {
L"*/:$EJL. Left l;
m:o<X K[> public :
;)^`3` unary_op( const Left & l) : l(l) {}
N7
$I^?< :^3LvPM template < typename T >
V~;1IQd{ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ve2u=eQ1 {
@xYlS5{ return FuncType::execute(l(t));
k4y'b }
5>N2:9We D#JL!A%O template < typename T1, typename T2 >
>{J(>B\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:mn>0jK,N {
Cg?&wj< return FuncType::execute(l(t1, t2));
d;9FB[MmOJ }
ls:w8&`* } ;
*QQzvhk {v;&5! s o:P}Wg/NK 同样还可以申明一个binary_op
.rqhi @>>~CZ`l template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
bsA-2*Q+ class binary_op : public Rettype
JKmIvZ)8 {
r{I%
\R!@ Left l;
{vyv7L Right r;
)6,=f.% public :
z]`k#O%%) binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
9b"=9y, 9=h'9Wo template < typename T >
<oA7'|Bu< typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^J)mH[ {
!"/n/jz return FuncType::execute(l(t), r(t));
T\j{Bi5 \J }
8jo p_PG' 90*5
5\>{ template < typename T1, typename T2 >
YU5(g^< typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
J!pygn O {
rb+j*5Es return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
=wOm}V8N& }
OGg># vj,s } ;
po Vx8oO8 3L}!RB `q*M4, 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
k=JrLfD4 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
T1Z;r*} DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
={d>iB yq 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。
O5kz5b>Z 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
K<qk.~
S 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。。。
JJ2_hVU 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Q&=w_Wc 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)
jun_QiU:2 下面是修改过的unary_op
_Wq $ig0j` template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
D" rK( class unary_op
J1sv[$9 {
hp7|m0.JW Left l;
?6un4EVL{ QoIT*! public :
wFsyD3 ';jYOVe unary_op( const Left & l) : l(l) {}
>TnTnF WX Be=u&T:~ template < typename T >
3|4|*6 struct result_1
VE{3} S {
EGzzHIZ`! typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
(b~T]3Es } ;
6ZG+ZHUC& [] `&vWZ template < typename T1, typename T2 >
_'>oXQJ struct result_2
``Dq {
s!c`= typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
9c#+qH } ;
pU%n]]qF #W'HR template < typename T1, typename T2 >
'H&2HXw&2 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
wq(7|!Eix {
(@<c6WS return OpClass::execute(lt(t1, t2));
],FMwCI }
9~mh@Kgv _c*=4y template < typename T >
s{S4J'VW typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
M&@b><B {
&d+Kg0 : return OpClass::execute(lt(t));
0y;*Cfi9 }
)Sg~[WxDv hjB@o#S } ;
B~JwHwIhA ~&8^9E a 4c$ zKqz 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
4UlyxA~ 好啦,现在才真正完美了。
w' OXlR 现在在picker里面就可以这么添加了:
r(aLEJ"u? A3no~)wZn template < typename Right >
l(u.I2^o picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
*`\Pr {
XY)&}u. return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
K/b_22]CC }
;"fDUY| 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。
eg?<mKrZ !QHFg-=7 9XyYHi P'*)\faw V=qwwYz~ 十. bind
K[Kh&`T 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。
&7b|4a8B% 先来分析一下一段例子
TI#''XCB5 ?hM>mL {7;8#.S72 int foo( int x, int y) { return x - y;}
UXugRk%d bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
V_RTI.3p bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
dC$Em@Nb 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
d`nVc50 我们来写个简单的。
XZJ+h,f 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
<2|O:G 对于函数对象类的版本:
Q6AC(n@:FV YN2sdG template < typename Func >
wztA3ZL*W1 struct functor_trait
H!nr^l'+ {
`m>*d!h= typedef typename Func::result_type result_type;
:x{NBvUIc } ;
S\5bmvqP" 对于无参数函数的版本:
B}?5]N==] (
Qcp{q template < typename Ret >
~ !
3I2 struct functor_trait < Ret ( * )() >
"
'6;/N {
qg!|l7e typedef Ret result_type;
~j5x+yC } ;
#iWSDy 对于单参数函数的版本:
R_68-WO ]Nl=wZ#` template < typename Ret, typename V1 >
2viM)+ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
mc_ch$r! {
9@52Fg;mj typedef Ret result_type;
x2z;6) } ;
PBxCx3a{ 对于双参数函数的版本:
X4t s)>"d ;A'Z4=*~ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
2
:mn</z struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
{%{`l- {
Eu-RNrYh# typedef Ret result_type;
s#DaKPC } ;
L19C<5> 等等。。。
^Au _U 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
[y)`k@ 1Q4}'0U4 template < typename Func >
$Y_i4( struct func_return
1jPJw3"3h {
&S]@Ot<z template < typename T >
F;[T#N:~ struct result_1
X
9%'|(tL {
;D
s46M-s typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
x{,q]u / } ;
m-DsY P=&o%K,:f template < typename T1, typename T2 >
<Ib[82PU struct result_2
vab@-=%k {
tBT<EV{ G typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
AfP'EP0m } ;
9D}/\jM } ;
*gF<m9& ivz>dJ ?T Q~Hh\L t 最后一个单参数binder就很容易写出来了
}gMDXy} 4e;yG> template < typename Func, typename aPicker >
GbA.UM~ class binder_1
Ru>uL@w {
]M[#.EX Func fn;
HXYRH aPicker pk;
A"l?:?rtw] public :
r"a5(Q;n vZ N!Zl7S template < typename T >
+1!qs, struct result_1
V$icWu {
D8nD/||;Z typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
5qkH|*Z3 } ;
jfx8EbQ g'u?Rn7*J template < typename T1, typename T2 >
<[J[idY1he struct result_2
-,aeM~ {
V8wKAj
Ux typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
!>`N$-U X } ;
7kK #\dI ~+bGN binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
+:-57 ^1x*lLf template < typename T >
ym/fFm6h typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ev2HGU [ {
}%`~T>/ return fn(pk(t));
)T66<UDK| }
]I.n\2R]om template < typename T1, typename T2 >
d90Z,nex typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7GSV {
G #T<`>T return fn(pk(t1, t2));
B_l{< }
m6yIR6H } ;
8W+gl=C~ JwRF(1_sM eo!zW 一目了然不是么?
J~iBB~x. 最后实现bind
p!V>XY'N^ M9f?q.Bv !k(_PM template < typename Func, typename aPicker >
{(#%N5% picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Hb(B?!M) {
16EVl~LN return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
N+)?$[ }
0hn-FH-XE Q2];RS3. 2个以上参数的bind可以同理实现。
<0.$'M~E 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
c$,_>tcP Lru-u: 十一. phoenix
BH@)QVs- Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
cx$Gic:4 9
ASb>A2~ for_each(v.begin(), v.end(),
q7m6&2$[ (
vF/ =J do_
)|<_cwz [
4YMX|1wd) cout << _1 << " , "
)Vk6;__ ]
q*AQq= .while_( -- _1),
MfBdNdox7 cout << var( " \n " )
gbSt Ar. )
A+wv-~3 );
Q2%QLM:., !lmWb-v%36 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:
qxJQPz 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
9H]Lpi^OH operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
$7Mtt.d6 那么我们就照着这个思路来实现吧:
HFQR
;9] rJ'I>Q~x6 O^I[
(8Y8 template < typename Cond, typename Actor >
}2r+%V&4 class do_while
5q<zN {
^Ori|
4}' Cond cd;
l
n}}5Q Actor act;
DrvtH+e public :
m:O(+Fl template < typename T >
y8bM<e2
U struct result_1
OAZ#|U {
'69ZdP/xX typedef int result_type;
kF V7l } ;
LDy<k=;o @TA9V@?) do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
+|%Sx kDYN>``biP template < typename T >
cM &'[CI typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HT_TP q {
Y/8K;U| do
[$(R#tZ+ {
cQZ652F9 act(t);
$\Tkhq< }
VnJMmMM while (cd(t));
"x&C5l}n return 0 ;
Q7o5R{.oJ }
N 6O8Wn } ;
dd7 =)XT+ k6?cP0I)5 qturd7 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Y
ZaP 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
7/X"z=Q^| 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Zq ot{s 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
8C.!V =@\ 下面就是产生这个functor的类:
;<G<1+ ;+I4&VieK TQ1WVq
}* template < typename Actor >
Lg`Jp&Kg class do_while_actor
,
Ut Hc] {
|AH@ EI> Actor act;
22KI]$D#f public :
jV7&Y.$zF] do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
>n7["7HHk z]$j7 dp template < typename Cond >
vh>{_
# picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
8R69q: } ;
/k"hH\Pp .1*DR]^` L]2<&%N2 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
R+$8w2# 最后,是那个do_
GG'Sp53GE 7-9;PkGG.A =!-5+I#e class do_while_invoker
~ |,e_
zA {
,R-Y~+! public :
h<[+HsI template < typename Actor >
`:-J+<` do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
n*qN29sx {
abY0)t return do_while_actor < Actor > (act);
cvAtw Q' }
}w!ps{* } do_;
U?U(;nSR\A j/<??v4F4 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
uJ'9R`E ]1 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
A1,4kqmE 最后来说说怎么处理break和continue
B$`lYDqaG 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。
gf$HuCh| 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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