一. 什么是Lambda
FQ?H%UcW 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
KI$?0O 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
sj`9O- ?49 S]1+tj mxQS9y 5<a)SP 0 class filler
r,MgIv(L {
\J-O b public :
_>A])B
^ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
"~7| !9< } ;
0'|#Hi7@ t22BO@gt74 f8N 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
=}r&>|rrJ 60teD>Eh, cWp
n/.a C3bZ3vcW$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
\p@,+ -gX ',6QL4qV/ X'jEI{1w 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
$|6Le;
K v2EM| Q xp (LRv c!`" V>A@Sw 二. 战前分析
k'%c| kx8U 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
:'I mz 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
52l| Q-O:L 2;[75(l6|} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
&!/L^Y*+ /* --------------------------------------------- */
BIbcm,YQ vector < int *> vp( 10 );
?*,N
?s(U transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
{E6b/G?Q
/* --------------------------------------------- */
kc|`VB8L sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
StP6G ]x /* --------------------------------------------- */
1.yw\ZC\ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
z
O$SL8U /* --------------------------------------------- */
z ;y22 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
0>Ki([3 /* --------------------------------------------- */
Q`AJR$L for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
z~o%U&DO} W|D'S}J Iy|]U&`
y"$|?187x 看了之后,我们可以思考一些问题:
]4uIb+(S 1._1, _2是什么?
]wa?~;1^& 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。
A{9Hm:) 2._1 = 1是在做什么?
.__X[Mzth3 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。
b0LQ$XM>8 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
~O@V;y O~fRcf:Q /kx:BoV 三. 动工
O+.V,`O 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
)u\"xxcV /d'^XYOC rm3~] GE~mu76% template < typename T >
'OBAnE<. class assignment
2',t@< U {
,W{Qv<oo T value;
1vl~[ public :
Q(Vc/ assignment( const T & v) : value(v) {}
!c(B^E template < typename T2 >
-BQM i0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Qkr'C
n } ;
"-ZuH YfxZ< R8o9$&4_ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
{_^sR}%]F 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
TrkoLJmB wF@qBDxg a}jaxGy Sw'DS class holder
<-}6X {
q3scz public :
CCl*v template < typename T >
%I6iXq# assignment < T > operator = ( const T & t) const
O%0G37h {
##k=='dR return assignment < T > (t);
:kY][_ }
*e_ /D$SC } ;
7|,5; )2bPu[U U]e;=T:3 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
V\ARe=IWM Eg
w ? static holder _1;
3TtnLay.k Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
5Z`f)qE
*(o~pxFTR for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
gtCd#t'(V 而不用手动写一个函数对象。
YM1@B`yWE n/^wzG "V?U^L>SF p(U'c}@2 四. 问题分析
SwSBQq%h]M 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
eT}c_h) 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
G'{4ec0<{ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
RE*UIh*O 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
G.T}^xHmL 下面我们可以对这几个问题进行分析。
kCN9`9XI{ +uv]dD*i 五. 问题1:一致性
Sfh \4h$H 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?|
zbi[r 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
tM{t'WU X<Vko^vlj struct holder
e[R364K {
<K4'|HU/ //
+XFF@h&=t template < typename T >
193Q T & operator ()( const T & r) const
;uDH&3W {
9Z
rWG return (T & )r;
(B,CL222x }
f4`=yj* } ;
8~rD#8`6j 1(rH5z'F 这样的话assignment也必须相应改动:
*Pw;;#\B ,}`II|.oB template < typename Left, typename Right >
ho fZpM class assignment
AP/5,M< {
yWt87+%T Left l;
<P}{0Y~@*W Right r;
dbE $T public :
mY;Y$fz;xL assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
k gWF@"_ template < typename T2 >
)Q6R6xW T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
x:@Ht TX } ;
>!`T=(u! (ioi !p 同时,holder的operator=也需要改动:
BE}lzn=sF @ZD1HA,h" template < typename T >
N`8?bU7a}" assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
zOWbdd_zl {
f }eZX return assignment < holder, T > ( * this , t);
l)=Rj`M }
$&k zix &xrm;pO 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
sT'wps 2 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
H:y.7 Dr,{V6^ return l(rhs) = r;
lj'c0k8 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
]}~*uT}> 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
J3y5R1?EP FU5vo template < typename Tp >
c,X\1yLy class constant_t
Q5{i#F7nJm {
8WfF: R; const Tp t;
+Rxf~m(pV public :
u{tjB/K& constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
,?<jue/bd template < typename T >
GkaIqBS const Tp & operator ()( const T & r) const
6hAeLlU1 {
h* h+VM return t;
u+z$+[lm!G }
tjuW+5O } ;
p\b:uy6# rsOon2| 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
$2 ~A^#"0 下面就可以修改holder的operator=了
G@
BrU q }!lLA4XRr template < typename T >
R%8nR6iG" assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
hTf]t {
cC&R~h]| return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
ATk>:^n }
9\R:J"X bX=ht^e[ 同时也要修改assignment的operator()
gO gZ #O\4XZ,Lv template < typename T2 >
3yZtyXRPn T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
v9u/<w68! 现在代码看起来就很一致了。
z,I7 PY& G v^HDR 3I 六. 问题2:链式操作
J0C<Qb[ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
>p}d:t/ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
s|"V$/X(W 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。
D0us<9q 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。
]cLpLA" 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
t`Mm UI_|VU>J template < typename T >
toX4kmC struct result_1
Czid"Ih- {
0F0V JE typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
eP(%+[g } ;
iG6 ^s62z7 v>~ottQ| 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:
#HJ F== @HMt}zD template < typename T >
#fzvK+ struct ref
<@A/`3_O) {
nwOr typedef T & reference;
p! zC } ;
9K Ih}Q@P template < typename T >
de[c3!#1d struct ref < T &>
kIiId8l {
V4l`Alr\L typedef T & reference;
o-lb/=K+ } ;
Zo-E0[9 `$nMTx]Y 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
(+>+@G~o 67<zBw2 template < typename T >
V/"XC3/n* typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
GWM2l?zOP {
,B5Ptf# return l(t) = r(t);
-l`@pklQ }
)>\J~{ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
gK-: t 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
w>IkC+.? 6pLB`1[v 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
HvKueTQ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
l(v$+ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
GH7{_@pv8 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
`JG~%0Z?} 最后的布局是:
+h9UV Add
v@XQ)95]F / \
oeDsJ6; Divide 5
= EyxM / \
N>/*)Frt _1 3
/JEH%) 似乎一切都解决了?不。
cEsBKaN 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`W^w% 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。
0k:&7(j 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:
d;mQ=k
1 d#ya"e> template < typename Right >
}(ay( assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
_xl#1>G^J Right & rt) const
Rb#Z'1D'G {
O .TFV. return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
>, 234ab=d }
i_`YZ7Hxp 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
@!0j)5% 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。
x^+ C[% 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。
c*RZbE9k 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。
@
RTQJ+ms 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。
Yo|
H`m, 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?
v0"|J3 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:
l>~:lBO Mky$#SI11 template < class Action >
Wn0r[h5t class picker : public Action
/D1Bf:'( {
"*+epC|ks public :
_N/]&|.. ! picker( const Action & act) : Action(act) {}
}K<;ygcWE@ // all the operator overloaded
1G.+)*:3 } ;
+
{a A'[A!NL% 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。
:&?# ~NFH 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:
&=$8
v"&^ VZAdc*X template < typename Right >
Rn(| picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
(g7nMrE$j {
hXz"}X n return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
}[LK/@h }
+S;8=lzuV L'aMXNO Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
v|{*y 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。
)&_{m
K pM(y?zGt template < typename T > struct picker_maker
c}QQ8'_ {
u52;)"&=) typedef picker < constant_t < T > > result;
(/ k, q } ;
*2:)Rf template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
{F@;45)o {
& RROra typedef picker < T > result;
}Ecm } ;
/23v]HEPy .-RW lUe;, 下面总的结构就有了:
DU 8)c$ 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。
QtN 0|q{af 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。
zEO
9TuBO picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
~gBqkZ# y? 至此链式操作完美实现。
4a!L/m* H.>KYiv+ qZ1fQN1yG 七. 问题3
3_33@MM 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。
.S?,%4v%% $mlsFBd template < typename T1, typename T2 >
^'[ | ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
JRodYXjE {
X(WG:FP27 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
A@DIq/^xM }
UI!EIZ*~ 4tu2%Og)? 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
ait/|a GbL,k?ey template < typename T1, typename T2 >
@l;f';+ struct result_2
mS%D"
e {
w6wXe_N+M typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
i,)kI } ;
[n:R]|^a Q7DkhKT 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
Xt7uCs 这个差事就留给了holder自己。
|faXl3| .d8~]@U!< F`38sq template < int Order >
E4{^[=} class holder;
`q5*VqIhs template <>
7vHU49DV class holder < 1 >
z!F?#L5 {
T
%cN(0@ public :
c^=,@# template < typename T >
;e[-t/SI struct result_1
Zd~Z`B} & {
R_Hdi~ k typedef T & result;
C"F(kgL } ;
"C0oFRk template < typename T1, typename T2 >
5q8bM.k\7N struct result_2
ey Cg * {
Q p<6qM35 typedef T1 & result;
R"82=">v } ;
9pk<=F template < typename T >
4W1"=VL[g typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Z-/ E$j {
M VsIyP return (T & )r;
fYH%vr) }
,ur_n7+LH template < typename T1, typename T2 >
g@S"!9[;U typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
|#MA?oz3T {
9cj:'KG)! return (T1 & )r1;
\6sp"KqP }
2>UyA.m0 } ;
BGUP-_& T$RZRZo template <>
J.*dA j class holder < 2 >
&|',o ?'F {
;up89a-,9 public :
WF:i}+g+^ template < typename T >
_STN ^
struct result_1
CRS/qso[Q' {
oU{m\r typedef T & result;
^OYar( } ;
K72U0}$B template < typename T1, typename T2 >
J;G+6C$: struct result_2
o,u-% {
RELLQpz3 typedef T2 & result;
- x7b6o>$ } ;
7zy6`OP template < typename T >
MT|}[|_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
N0/DPZX7 {
}}K44<]u return (T & )r;
Lymy/9 }
Uln[UK template < typename T1, typename T2 >
*qGxQ?/ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
q]<cn2 {
MSsboSxA return (T2 & )r2;
V[Auw3) }
C:z K{+ } ;
^qYJx [,$] %|6wt EubF`w$KWX 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> >。
WOR~tS 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
|%we@
E 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
d\D.l^ h0d;a return l(i, j) = r(i, j);
g!cTG-bh>J 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
0Ocy$ WFULQQ* return ( int & )i;
,;hIyT return ( int & )j;
HTvA]-AuM 最后执行i = j;
LZ}C{M{=5A 可见,参数被正确的选择了。
!A, ] iLNKC' J9zSBsp_ C/\)-^ IXe[JL: 八. 中期总结
;1A4p`) 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:
w?Cqe
N 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
#\_N-bVu 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
VkZrb2]v 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
(Xi?Y/ tQ&.;{5[f &2d^=fih ]EC zb/ #ih(I7prH Om,+59ua* 九. 简化
L
Me{5H 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。
/Q8E12 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
! av
B &Z 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:
-1;BwlL 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
yIC8Rl +-*/&|^等
aqSHo2]DX9 2. 返回引用。
q;3.pRw( =,各种复合赋值等
YIvJN 3. 返回固定类型。
XXBN
Nr_CK 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
y1G Vn o 4. 原样返回。
yl0&|Ub operator,
33z)F 5. 返回解引用的类型。
XCc/\ operator*(单目)
f 0A0uU8y 6. 返回地址。
*7u~` operator&(单目)
}RowAGWL 7. 下表访问返回类型。
ms@*JCL!t operator[]
DK;p6_tT 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
xb1 i{d operator<<和operator>>
?5_~Kn%2 (LbAP9Zj#f 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。
RY3ANEu+ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
W ZdEfY{ =NMT H[ template < typename Left >
~w_4
nE struct value_return
Cgq/#2BM {
r2M Iw template < typename T >
6A&e2K> A
struct result_1
2#:/C: {
_H@Y%"ZHJ6 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
=@q 9,H } ;
3omFd#EP G-
wQ
weJ9 template < typename T1, typename T2 >
$fES06% struct result_2
*5?a%p {
/I&Hq7SW` typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
VrLU07"0n } ;
g S xK9P } ;
^L#\z7 q_S`@2Dzz, H<T9$7Yr%r 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
z(V?pHv+ uTgBnv(Y* 下面我们来剥离functor中的operator()
]k~Vh[[ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Jf6uE?. =.NZ{G return l(t) op r(t)
>fHg1d2- return l(t1, t2) op r(t1, t2)
tgoOzk^ return op l(t)
?|!167/O return op l(t1, t2)
x}Qet4vV return l(t) op
#!V
[(/ return l(t1, t2) op
5dOA^P@`,M return l(t)[r(t)]
juOOD return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
;ELQIHnD" *AX)QKQ@ 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:
E/ %S0 单目: return f(l(t), r(t));
v\7k return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
{.F``2 双目: return f(l(t));
;m6Mm`[i< return f(l(t1, t2));
!#cZ! 下面就是f的实现,以operator/为例
GB Oz,_pw $mFsf)1]]? struct meta_divide
\%\b*OO {
eveGCV;@ template < typename T1, typename T2 >
04-phEA2Q static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
9`{[J['V {
cy)b/4h@ return t1 / t2;
QYDTb=h~ }
[XFZ2'OO } ;
|rJ_ Q]X0O10 这个工作可以让宏来做:
- bL
7M5 ~:7AHK2 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
+ wd} '4) template < typename T1, typename T2 > \
N!6{c~^ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
x h[4d 以后可以直接用
5wXe^G DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
$4.mRS97g 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
Dz,Fu:) (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。。。)
EFeG[bxM $$YLAgO4 KLBV(`MS 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
QrDrdA 6w{^S~rqo template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
I0ycLx class unary_op : public Rettype
t!^FWr& {
$hB;r Left l;
Re?sopg0r public :
5r/QPJ<h unary_op( const Left & l) : l(l) {}
@ [_I| ^5vFF@to template < typename T >
CaNZScnZ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
aq3evm {
Avw"[~Xd return FuncType::execute(l(t));
.UbmU^y| }
}]sI?&xB Y.rHl4 template < typename T1, typename T2 >
GV)#>PL typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2a*1q#MpAt {
R7T"fN return FuncType::execute(l(t1, t2));
[ANit0-~ }
]OY6.m } ;
W#'c6Hq2c &:L8; m >rlQY>5pH 同样还可以申明一个binary_op
4s*P5w_'/ !$h%$se template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
R@>R@V>c class binary_op : public Rettype
(]j*)~=V {
d%9I*Qo0, Left l;
&nn!{S^ Right r;
DMcvu*A public :
,)V*xpp binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Y'/` ?CK DLyHC=%{+h template < typename T >
6N.mSnp typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
U._ U!U {
[OG-ZcNu? return FuncType::execute(l(t), r(t));
3]'=s>UO>^ }
|NtT-T)7 pvy;L[c template < typename T1, typename T2 >
f]$g9H typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O~d!*A {
ml=1R>#' return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
V2w[0^L }
!QVd'e } ;
toTAWT D f;u;hQxs * VW\ 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
T<zonx1 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
&%u,b~cL? DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
a-!"m 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。
E\m?0]W| 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
\07Vh6cj 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。。。
Xki/5roCQ| 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
w0/W=!_ 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)
+*0THol- 下面是修改过的unary_op
G&C)`}; e7#=F6 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
jn}6yXB class unary_op
" "a+Nc {
,eUMSg~P.7 Left l;
^D4 b\mF 73}k[e7e public :
DA@
{ d-A _%zU^aE unary_op( const Left & l) : l(l) {}
HqYaQ~Dth njUM>E,' template < typename T >
6w1:3~a struct result_1
RB &s$6A {
bMSF-lQ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
/-|xxy } ;
%< j=& G$@X>)2N8 template < typename T1, typename T2 >
=?*V3e3{ struct result_2
_4E+7+ {
9 oq(5BG, typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
vN4X%^:( } ;
~o #
NOfYi !h4 So4p template < typename T1, typename T2 >
WLh_b)V| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
J7cqn j {
~{NDtB) return OpClass::execute(lt(t1, t2));
D1g1"^~g }
`HJw wKd W}=2?vHV= template < typename T >
J|DWT+$#Z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
m",bfZ {
q?0goL return OpClass::execute(lt(t));
*v5y]E%aW }
HE,wEKp _%L3?PpF" } ;
Ys3C'Gc 9a4RW}S< \@F{Q- 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
K
6G n 好啦,现在才真正完美了。
*l9Y]hinq 现在在picker里面就可以这么添加了:
^|\?vA ^a}{u$< template < typename Right >
Q@j:b]Y9 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
#F6ak,9S4 {
4Sl^cKb$7 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
02+^rqIx5 }
T(}da**X 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。
pucHB<R@bL AP~!YwLW ;s!H W UV Q_<i+ 2>r.[ 十. bind
wvYxL
c#p0 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。
i'u;"ot=
先来分析一下一段例子
?@,:\ ,G J+4uUf/d! oy'+n- int foo( int x, int y) { return x - y;}
$R5-JvJJH bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Q6>vF)(
- bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
FPMk& 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。
[/kO> 我们来写个简单的。
(Zn\S*_@/ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
OH(+]%B78 对于函数对象类的版本:
E}GSii%S &ar}6eO template < typename Func >
zhe5i;M struct functor_trait
$5o<Mj {
0T5>i 0/ typedef typename Func::result_type result_type;
W7
E-j+2 } ;
S.jjB 对于无参数函数的版本:
gdT_kb5HL8 +OmSR*fA0 template < typename Ret >
Y^G3<.B struct functor_trait < Ret ( * )() >
R
pbl) {
buFtLPe typedef Ret result_type;
Y[DKj!v } ;
vB{b/xmah 对于单参数函数的版本:
CvJm7c g}-Z]2(c# template < typename Ret, typename V1 >
^&.?kJM struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
5HN<*u%z {
QhUraZ typedef Ret result_type;
r;C\eN } ;
6Ts`5$e 对于双参数函数的版本:
C] w< &o QFPx4F7(e template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
#77UKYj2L- struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
k
))*z FV {
m { fQL typedef Ret result_type;
.7FI% } ;
m=}X$QF`^ 等等。。。
>B
然后我们就可以仿照value_return写一个policy
mmL~`i/ q#`^EqtUF template < typename Func >
p'qH [<s struct func_return
-/%jeDKp {
@45 H8|:k template < typename T >
o3qv945 struct result_1
~PnpYd<2 {
oDUMoX%4s typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
a`*WpP \+ } ;
m!60. sV[Z|$&Z template < typename T1, typename T2 >
HW726K* struct result_2
2hJ3m+N^ {
Z!reX6 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
(N|xDl&; } ;
[Z\1"m } ;
->I{
:# L0b]^_tI +c`C9RXk 最后一个单参数binder就很容易写出来了
SsX05> ukf\* template < typename Func, typename aPicker >
2bnIT>( class binder_1
i%PHYSJ. {
ddDJXk)!0 Func fn;
-_DiD^UcXn aPicker pk;
)]>
'7] i public :
Q 02??W J 7;n;Mx template < typename T >
y~c[sW struct result_1
oy
bzD {
BC{J3<0bf@ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
"Vp:z V<S } ;
EJaaW&>[ ,
)pt_"-XA template < typename T1, typename T2 >
>ha Ixs`9 struct result_2
TL{pc=eBo {
N vHy' typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
{_ho!OS> } ;
#'Y6UGJ\n [I<'E
LX binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
JvJ!\6Q@ `[ ` *@O(y template < typename T >
k>;r9^D typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`pAp[]SfQd {
o p5^9`" return fn(pk(t));
~uZLe\>K }
9
roth template < typename T1, typename T2 >
\3(|c#c typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xiOrk {
.'{6u;8 return fn(pk(t1, t2));
="w8U' }
]#-/i2-K } ;
0/00W6r0 <_{4-Q>S3# -KJ! 一目了然不是么?
IfmIX+t? 最后实现bind
nP{sCH 1 :f
!=_^} Hs`#{W{. template < typename Func, typename aPicker >
yH"$t/cU"R picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
5nM9!A\D {
v6DxxE2n return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
0m YZ7S5g }
g*r{!:,t )bCG]OM7< 2个以上参数的bind可以同理实现。
:*&9TNUE@ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
{Fp`l\, )4F/T, {;m 十一. phoenix
CMxjX Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Jyz$&jqyr' L3=YlX`UL for_each(v.begin(), v.end(),
^I0GZG (
oB{}-[G do_
o!l3.5m2d [
&(uF&-PwO4 cout << _1 << " , "
Ibv_D$cT ]
w{zJE]7 .while_( -- _1),
kG;eOp16R cout << var( " \n " )
qvfAG 0p )
@a.6?.<L );
Xv7U<q F<ocY0=9p 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
.t^UK#@#4 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
%X9:R'~ sP operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
:U-US|)(2 那么我们就照着这个思路来实现吧:
[;IDTo!<> )*TW\v`B +%le/Pg@ template < typename Cond, typename Actor >
4<3?al& class do_while
x(3
I?#kE {
9?l?G GmQ Cond cd;
]g8i>,G Actor act;
gSv[4,hXd public :
iQm.]A template < typename T >
=N@)CB7a struct result_1
LE0J ;|1 {
we H@S typedef int result_type;
u.pKK
} ;
An8%7xa7 &`
00/p do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
GOZQ5m
- |B1;l<|` template < typename T >
FQ_%)Ty2 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[N+ m5{tT {
6L:trLuQ do
}4\!7]FVYX {
\%-E"[! act(t);
C$'D]fX }
fZw9zqg while (cd(t));
z3vsz return 0 ;
MKVfy:g%So }
x#:BE } ;
M ~ i+F0 Q2[prrk%j Hlt8al3 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
4(Cd 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。
B
\_d5WJ< 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。
Hn#GS9d_? 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。
"J8;4p 下面就是产生这个functor的类:
;Txv-lfS u6iU[5 (/"K+$8' template < typename Actor >
=$)4: class do_while_actor
6=G~6Qu {
8z."X$ Actor act;
*gM,x4 Y public :
EI=Naq do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
V>FT~k_" O2`oe4."vd template < typename Cond >
JGk3b=K picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
f.aB?\"f6 } ;
Uw2,o|=O #K:-Bys5v $S6HZG:N 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
}XGMa?WR 最后,是那个do_
Z{,GZT 3wN?|N 0|fb< " class do_while_invoker
n)
_dH/" {
;t;Y.*&=S public :
?fbgU template < typename Actor >
@pF
fpHq?> do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
5|<yfk8*J {
eKZ@FEZ return do_while_actor < Actor > (act);
C%}]"0Q1 }
%]a
@A8o0 } do_;
k#axt
Sc Snc;p 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
93W 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
/~3N@J 最后来说说怎么处理break和continue
y*VQ]aJ 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。
KA 5~">l 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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