一. 什么是Lambda
q[7CPE0n 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
<fN;
xIB 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,
*)u?~r(F 5L8&/EN9- ^:`oP"%-T sLb8*fak class filler
cA D[3b[Gk {
g>so
R&* public :
9YB2e84j void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
!; IJ } ;
9A~>`.y QV7,G9 geksjVwPH 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:
^YGTh0$W Yc^%zxub Kx~$Bor_! tQWWgLM for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
oL]mjo=jN \K;op2 089 k.WG 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
74+A+SK[ (S`6Q zDD4m`2
2nv[1@M 二. 战前分析
x?#I4RJH; 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。
*ZaaO^! 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
GcT;e5D SxJ$b Gqb])gXpl for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
]4`t\YaT /* --------------------------------------------- */
J!{Al vector < int *> vp( 10 );
mzX;s&N# transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
F@Q^?WV /* --------------------------------------------- */
WmeKl sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
*m9{V8Yi2 /* --------------------------------------------- */
LN4qYp6)G int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
4S|=/f /* --------------------------------------------- */
XVt/qb%)r for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
e+. \pe\ /* --------------------------------------------- */
wd[eJcQ , for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
ad9CsvW ks*Y9D*= q*,Q5 uRE*%d> 看了之后,我们可以思考一些问题:
)P?IqSEA% 1._1, _2是什么?
?7
\\e ;j} 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
!^e =P%S 2._1 = 1是在做什么?
'cV?i&; 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
_T5)n=| Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
B/G-Yh$E SR ZL\m} U3E&n1AA 三. 动工
pj0fM{E 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
}g|nz8 5{d\uE%'p Tkw;pb LH2PTW\b!6 template < typename T >
|Y},V_@d class assignment
sYqgXE. {
*FK`&(B+} T value;
0w %[ public :
ib$nc2BPb assignment( const T & v) : value(v) {}
DVlJ*A template < typename T2 >
&fwS{n;U T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
g JjN<&, } ;
er2cQS7R x&Cp> +i pXu/(&? 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
bUZ_UW 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
`pL^}_>|GM Zp&@h-%YoD Tde0 ~j} !lTda<;] class holder
('C7=u&F {
eS'yGY0b public :
fKHE;A*>% template < typename T >
,lt8O.h-l assignment < T > operator = ( const T & t) const
t9^A(Vh"- {
FY'ty@|_s return assignment < T > (t);
2 rN ,D( }
"B{ECM; } ;
AVl~{k| Wh(
|+rJ?Z Qd
&"BEs 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:
9MY7a=5E~ L?5f+@0. static holder _1;
\(
)#e Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
}7s>B24J hePPxKQ- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
OtTBErQNF 而不用手动写一个函数对象。
jZpa0g rA 9zBMlc$X 1[;;sSp usFfMF X 四. 问题分析
uuNR?1fS 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
ua5?(,E`'] 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
w%y\dIeI' 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
?F7o!B 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
k|YWOy@D~ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
yClx` S( 9Q;c,] 五. 问题1:一致性
.]x2K-Sf 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
d$W 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
j(rL &fOdlQ? struct holder
yX!HZu;j {
_oFs #kW //
2xwlKmI N template < typename T >
e@#kRklV& T & operator ()( const T & r) const
5J2=`=FK {
1ocJ+ return (T & )r;
)$Mmn }
B,WTHU[AV } ;
Oakb' $wB^R(f@ 这样的话assignment也必须相应改动:
#A7jyg": C?4JXW template < typename Left, typename Right >
d[D&J class assignment
MJ`3ta {
kc `V4b% Left l;
D*PYr{z' Right r;
O81X;JdP3 public :
.7NNT18 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
o Y}]UB> template < typename T2 >
DZS]AC* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
~EzaC?fQ } ;
a:,y
Z ;`YkMS`=W 同时,holder的operator=也需要改动:
@|}BXQNd H)w(q^i template < typename T >
S~Z|PLtF assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
^Xb7[+I6 {
WE6a' return assignment < holder, T > ( * this , t);
#oeG!<Mn }
F>je4S; a ]Eg!Q 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。
A>`945| 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
h%; e0Xz| X?:o;wB return l(rhs) = r;
IP`6bMd 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。
/ $ :j 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
OLGBt 0MMEo~dih template < typename Tp >
s=6}%%q6 class constant_t
B(?Yw>Xd[ {
GQQ.OvEc const Tp t;
9>zcBG8f public :
O,bkQY$v constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
.nu @ o40 template < typename T >
M->*{D@a const Tp & operator ()( const T & r) const
VV4Gjc {
%3q0(Xl return t;
acP+3u?r }
aprm0:Q^ } ;
1OLqL ?bZovRx 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
%J:SO_6 下面就可以修改holder的operator=了
bzDIhnw Pi,QHb`> template < typename T >
2kAx>R assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
-oeL{9; {
uwf
5!Z:> return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Hs?e0Z=N }
h&.wo ! G+xt5n.% 同时也要修改assignment的operator()
D4eTTfQ .:p2Tbo template < typename T2 >
/+*#pDx/zW T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Z=B_Ty 现在代码看起来就很一致了。
FGO[
|]7IN l0&EZN0V2 六. 问题2:链式操作
1&fc1uYB4 现在让我们来看看如何处理链式操作。
G-9iowS/A 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。
l5l>d62 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`z@2Z+pJ 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。
+T9:Udi 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
BpX6aAx n| GaV template < typename T >
LZMYr struct result_1
hhoEb(BA {
f+rz|(6vs{ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
4f(Kt,0 } ;
6}FO[ %OgS^_tu 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:
fgihy FU=w(< R; template < typename T >
Ra*e5 struct ref
kB5.(O {
-
0?^#G}3} typedef T & reference;
GUsl PnG } ;
cb5,P~/q template < typename T >
:4v3\+T struct ref < T &>
7d92Pe {
[{C )LDN typedef T & reference;
qj cp65^ } ;
]%Zz \Q NEa>\K<\ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
r>bJ%M} 2lL,zFAq template < typename T >
'+j} >Q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
A(]H{>PMy {
v]B
L[/4 return l(t) = r(t);
;S xFp }
gm9mg*aM 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。
yV)la@c 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
DcSnia62f @
P|LLG' 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
OFje+S _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
1Bxmm# _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
?eV4SH +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Zo>]rKeV 最后的布局是:
A.UUW Add
{BHI1Uw / \
pRSOYTebP Divide 5
t4?DpE / \
ktDC/8 _1 3
d
GP*O 似乎一切都解决了?不。
RCRpzY+@ 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。
tH'2gl 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。
YJ(*wByM 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#2$!z# ')GSAY7 template < typename Right >
.f+TZDUO assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
)E+'*e{cK Right & rt) const
BB|?1"neg {
#p[',$cC return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
y\{%\ $ }
vFEQ7qI 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
/ g 2b 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。
IHRGw 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。
kA7mLrON 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。
IKie1!ZU{" 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。
cyJG8f 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?
}^B6yWUN 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:
9)VF 1LD -GLMmZJt template < class Action >
pKi& [ class picker : public Action
Rb3V^;i {
NY?;erX public :
dK>7fy;mv picker( const Action & act) : Action(act) {}
trE{ FT // all the operator overloaded
ZcYh) HD } ;
:T9<der, %u;~kP|S% 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。
z2Z^~,i 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:
7=(Hy\Q5xH U4G`ZKv(! template < typename Right >
Mfv1Os:ST picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
41SGWAd#: {
? R>h ` return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
10H)^p%3+ }
<oz!H[! zRPeNdX Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
*{+G=d 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。
.CFa9"< Ao/ jt< template < typename T > struct picker_maker
"?mJqA {
2U-3Q]/I} typedef picker < constant_t < T > > result;
4 {9B9={ } ;
M`S0u~#tI template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
%Z*sU/^ {
eilYA_FL. typedef picker < T > result;
n[(Qr9 } ;
+>4;Z d!@d } CfqG?) 下面总的结构就有了:
f|sFlUu& 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。
<I"S#M7-s picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
a@R]X5[O picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
V%Sy"IG 至此链式操作完美实现。
VU@9@%TN
P\_` t:fFU1x 七. 问题3
Q?X>E3=U 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。
+ T8B: uw2hMt (N template < typename T1, typename T2 >
D.mHIsX6\ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}K3x {
>a}f{\Q return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
@/k@WhFZ }
Onwp-!!.
@Pt="*g 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:
@'GGm#< ]7e =fM9V; template < typename T1, typename T2 >
\m1~jMz*>k struct result_2
u,6~qQczE {
*E{2J:` typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
\_B[{e7z } ;
%RDI!e<e} P
3'O/! 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
x.q+uU$^ 这个差事就留给了holder自己。
k?'B*L_Mzv ?Ae ven 4rrSb* template < int Order >
[}&Sxgv class holder;
AFAAuFE" template <>
Xn{1 FJX/ class holder < 1 >
` Jdb ; {
~s5SZK* public :
%HJK; template < typename T >
%plo=RF struct result_1
sM9+dh {
^`G}gWBx}w typedef T & result;
l]5w$dded~ } ;
,N0#!<}4 template < typename T1, typename T2 >
/i77 struct result_2
#f+$Ddg* {
g1(IR)U!z typedef T1 & result;
/E\%>wv } ;
[KxF'm z9 template < typename T >
rEF0oJ. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
7a~X:# {
SCz318n return (T & )r;
KRA/MQ^7~U }
_F`lq_C template < typename T1, typename T2 >
rOVVL%@QqJ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
[ 1u-Q%?# {
Gn&4V}F return (T1 & )r1;
cCxBzkH6 }
p3^m9J } ;
ynrT a.. ^U!0-y template <>
Er{>p|n= class holder < 2 >
yNTK . {
ej"+:."\e public :
0vw4?>Jf@ template < typename T >
G
nG>7f[v struct result_1
#Q
/Arq {
sQ\8>[]
typedef T & result;
}B1!gz$YNO } ;
(I./ Uu% template < typename T1, typename T2 >
}1upi=+aE struct result_2
1aTB%F {
:*KHx|Q typedef T2 & result;
L'kmNVvYN } ;
P ! _rEV template < typename T >
;&)-;l7M typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
@!1x7%]G {
BSVxN return (T & )r;
c3CWRi`LE }
PAM}*' template < typename T1, typename T2 >
^RI?ybDd typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
71t*% {
q}?4f*WC return (T2 & )r2;
ys kO }
Z'7 } ;
P`cq H(
WL"^>[Vq TtTj28k7 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> >。
j=r P:# 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
@pRlxkvV 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
] [p>Y>:b- ~XmLX)vO/ return l(i, j) = r(i, j);
GVYkJ0, 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Yz+ZY
t!_<~ return ( int & )i;
M,\:<kNI return ( int & )j;
x5-}h* 最后执行i = j;
S;286[oq@ 可见,参数被正确的选择了。
=h5H~G5AT ]z/8KL oV|4V:G q \6 Zr 0i\M,TNf* 八. 中期总结
ud'-;W 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:
.Z
`av n 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
2Tp1n8FV 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
M:[ %[+6 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
I7n"&{s"* {ix?Brq/ 9 %I?).5 r
w2arx FW G6uKv 3@$,s~+ 3 九. 简化
D!Pq4'd( 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
0vD7v 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
l:,'j@% 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
?!d&E?9\ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
E^/t$M|H +-*/&|^等
'O_3)x5 2. 返回引用。
!C3MFm{B =,各种复合赋值等
|es?;s' 3. 返回固定类型。
PuA9X[= 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
K1+)4!}%U 4. 原样返回。
BMG3|N^ operator,
xg;+<iW 5. 返回解引用的类型。
_4U5 operator*(单目)
lJ}_G>GJ 6. 返回地址。
DpvI[r//'* operator&(单目)
L(|N[# 7. 下表访问返回类型。
PGhY>$q>b operator[]
iXVe.n 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
1AM!8VR2 operator<<和operator>>
~-_kM Gi?/C&1T OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
rrBsb - 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
( u\._Gwsx ^cP!\E-^ template < typename Left >
q1"$<# t struct value_return
C.Kh[V\Ut {
i]YV { template < typename T >
%,}A@H, struct result_1
/_AnP {
4C61GB?Vy typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
NV72 } ;
irFMmI b *rs5]U< template < typename T1, typename T2 >
S >X:ZYYC struct result_2
=S+wCN {
|,gc_G typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
)NXmn95 } ;
K/j3a[. } ;
A@1W}8qY: bLij7K2H vNV/eB8#S 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
`.~N4+SP Rg\z<wPBG 下面我们来剥离functor中的operator()
fk6%XO 首先operator里面的代码全是下面的形式:
A+ZK4]xb la0BiLzb] return l(t) op r(t)
([T>.s return l(t1, t2) op r(t1, t2)
|:nOp(A\* return op l(t)
m? J0i>H
return op l(t1, t2)
4o
<Uy return l(t) op
u~7hWiY<2 return l(t1, t2) op
H]{v;;'~ return l(t)[r(t)]
C*)3e*T* return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
GP!?^r:en ZkRx1S"m 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:
rzhWw-GY 单目: return f(l(t), r(t));
J%v=yBC2 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
+%T\`6 双目: return f(l(t));
Ch&a/S} return f(l(t1, t2));
]'!f28Ng- 下面就是f的实现,以operator/为例
`w#Oih!6A| v5!d$Vctu struct meta_divide
2&:f&" {
DBW[{DE template < typename T1, typename T2 >
WejYy| static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
`<``8 {
:|V$\!o'U return t1 / t2;
\HxT@UQ)~ }
q0i(i.h } ;
8Wrh]egu1 !;&p"E|b# 这个工作可以让宏来做:
R]}}$R`j ]i&6c #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
dt \TQJc~ template < typename T1, typename T2 > \
gf#{k2r static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
b#uL?f 以后可以直接用
[;4g DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
GY6`JWk 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
.b3Qfxc> (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
nrL9
E'F' |% F=po>w ~P*6ozSYpY 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
3m]4= \8)U!9,$nn template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
lP[w?O class unary_op : public Rettype
ocqU=^ta {
g`{;(/M+ Left l;
8{wwd:6 public :
9oRy)_5Z(= unary_op( const Left & l) : l(l) {}
lGV0*Cji /f:dv?!km template < typename T >
=)M/@T typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Hu\B"fdS {
R0P
iv: return FuncType::execute(l(t));
nOt&pq7 }
zvYq@Mhr yh Yb'GK template < typename T1, typename T2 >
s>B5l2Q4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[.O?Z=5a[V {
YZL kL26[ return FuncType::execute(l(t1, t2));
q!{y&.&\ }
Eza`Z`
^el } ;
Sz%tJD.. '-r).Xk aXQnZ+2e^R 同样还可以申明一个binary_op
d?s<2RkPT ~ZmN44?R template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
oz,np@f)J class binary_op : public Rettype
Jv>gwV{ {
opY@RJ] Left l;
gFeO}otm Right r;
kW2sY^Rg public :
N+m)/x
=: binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
AYt%`Y.! 3C?f(J} template < typename T >
xHUsFms typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`n#H5Oyn {
Pj#<K%Bz return FuncType::execute(l(t), r(t));
Gy9$wH@8 }
]mo-rhDsM X\`_3= template < typename T1, typename T2 >
|8&,b`Gfo typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:Ux?, {
Qiua return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
V@B__`y7 }
-|J"s$yO4 } ;
HKU~UTRnZ nim*/LC[: 3p39`"~ 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
@KWb+?_H{< 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
zjJ *n8l DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
&R[ Mc-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。
?+_Gs;DGVE 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
]p _L) 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。。。
O-ew%@_ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
H2&@shOOQJ 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)
LM$W* 下面是修改过的unary_op
I(]}XZq J@^8ko template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
B:dB,3,`( class unary_op
D2<fw# {
^"VJd[Hn Left l;
:V1W/c MC?,UDNd% public :
xe#FUS
3 yyoqX"v[ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
nc~F_i= s:OFVlC%\ template < typename T >
1/RsptN"v struct result_1
5A%w 8Qv {
j K!Au typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
FemCLvu } ;
PpGL/,]X w QgoN% template < typename T1, typename T2 >
||T2~Q*:y struct result_2
8
BY j {
lphFhxJA{ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
O}tZ - 'T } ;
{HL3<2=o ZRv*!n(Ug< template < typename T1, typename T2 >
D!Q">6_"z typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;o^eC!:/% {
$56Z#'(D return OpClass::execute(lt(t1, t2));
k'gh }
m`IC6* U1@IX4^2` template < typename T >
, R'@%,/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
IC#>X5 {
IM:=@a{ return OpClass::execute(lt(t));
|M>eEE*F< }
6BY-^"W5` oeKHqP wg } ;
K\>tA)IPSV {s)+R[?m<o %u`8minCt 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
~3UQ|j 好啦,现在才真正完美了。
2{]`W57_= 现在在picker里面就可以这么添加了:
R?v>Q` Qi 9iXeBC template < typename Right >
3b*cU}go picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
l*ayd>`~x {
e`@ # *}A return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
T:t]"d}} }
4FEk5D 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。
QZ4v/Ou x1Lb*3Fe $i&e[O7T; P1zKsY,l$< rW0kA1=E 十. bind
ZZWD8AX 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。
cnSJ{T 先来分析一下一段例子
sqla}~CiX 'HT7_$?* flk=>h| int foo( int x, int y) { return x - y;}
rJPb 3F bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
K2he4< bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
6^%UU
o% 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。
LL] zT H0 我们来写个简单的。
qgE 73.!`6 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
wDcj,:h` 对于函数对象类的版本:
vK 7^*qr;j ^cV;~&|.Xk template < typename Func >
$>*3/H struct functor_trait
_Bj)r}~7# {
`o<'
x.I typedef typename Func::result_type result_type;
=2[7
E } ;
EzDk}uKY0R 对于无参数函数的版本:
r9X?PA0f Ae
mDJ8Y template < typename Ret >
J+[_Wd struct functor_trait < Ret ( * )() >
dODt(J}% {
#@^t;)| typedef Ret result_type;
Q&MZN);. } ;
0*%Z's\M" 对于单参数函数的版本:
iDMJicW!+F :r%P.60H X template < typename Ret, typename V1 >
k:*S&$S!E struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
dArDP[w {
RD\ typedef Ret result_type;
9dFy"yxYa } ;
+cIUGFp} 对于双参数函数的版本:
k9)jjR*XxG PH `9MXh template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
="x\`+U struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
^m?KRm2 {
P9=?zh6G. typedef Ret result_type;
W)9K`hM6 } ;
d_4T}%q 等等。。。
Vm%1> '& 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
0QPH}Vi5} szsk;a template < typename Func >
7#@cz5Su struct func_return
S?RN?1 {
cj+ FRG~u template < typename T >
i%ZW3MrY~ struct result_1
9&upujVS {
f&}k^>N#3 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
+SsK21f"r } ;
|o,8V p +# GQ, template < typename T1, typename T2 >
=g/{%; struct result_2
kHXL8k#T {
SfgU`eF%B typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
=3q/F7- } ;
mu?Eco`~ } ;
)p
T?/J rrQQZ5fh b 9UKp?SIF 最后一个单参数binder就很容易写出来了
hc~s"Atck D!.[q -< template < typename Func, typename aPicker >
()K " c# class binder_1
dlJbI}-v= {
) _mr! z(S Func fn;
@Gx.q&H aPicker pk;
1c<=A!"{ public :
ZX5 xF<os8 cs T2B[f9D template < typename T >
/GIxR6i struct result_1
^\\Tx*#i {
GKvN*
SU= typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
qY~`8
x } ;
7h6,c /< )N=NR2xBZ template < typename T1, typename T2 >
M7+nW ; e% struct result_2
?47@o1 {
T32+3wb"I typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
_Dym{!t } ;
`9)t[7 Z-E`> binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
*GxTX3i}vc 'a$Gv&fu template < typename T >
hGd<<\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T^T[$26 {
6b%WHLUeT return fn(pk(t));
^xh}I5 }
.mDM[e@' template < typename T1, typename T2 >
/I)yU>o typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9so6WIWc {
<Ard7UT return fn(pk(t1, t2));
`D`sr[3n }
[[>wB[w } ;
I4i2+
*l} ?_"+^R z j7sKsbb 一目了然不是么?
0G7K8`a 最后实现bind
u}!@ ,/) w=LP"bqlI _^el\ template < typename Func, typename aPicker >
0$7s^?G0 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
COTp {
8<.C3m
6h return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
F;gx%[$GX }
KN7^:cC K$ M^gh0 2个以上参数的bind可以同理实现。
qw@puw@D 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。
.pfP7weQ C0S^h<iSe* 十一. phoenix
w"OP8KA:^T Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
`}BF${vF X@k`3X for_each(v.begin(), v.end(),
d+X}cq= (
Kw8u`$Ad7 do_
mN!lo;m5 [
@O@GRq&V cout << _1 << " , "
z "+Mrew ]
Q3|T':l4 .while_( -- _1),
"I=\[l8t cout << var( " \n " )
t5'V6nv )
Nluv/?< );
pGf@z:^{*- {e+-vl 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:
v2H#=E4cZ# 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
TF 'U operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
<$ F\Nk|x 那么我们就照着这个思路来实现吧:
g.'yZvaP
fv`O4 taFn![}/!g template < typename Cond, typename Actor >
s<9RKfm class do_while
}0u8r` {
C?i >.t Cond cd;
D\[h:8k Actor act;
~er\~kp public :
:>TEDy~O% template < typename T >
-O&CI)`;B struct result_1
E2cB U{x {
oS7(s typedef int result_type;
\3'9Uz,OC } ;
:WSDf VX DyQM>xw)t do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Wx~k&[&E <{2e#Y template < typename T >
!-N6l6N typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X6 6VU {
]da^xWK do
INkD=tX {
?Y:8eD"* act(t);
={5#fgK> }
lW(px^&IN while (cd(t));
c>/.
;p return 0 ;
~v'3"k6 }
UTf9S>HS } ;
#]#sGmW/L "TUe%o W-.pmU e2 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
:$_6SQ<? 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
H}H7lO 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Nnk@h 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
mcn 2Wt 下面就是产生这个functor的类:
m=:4`_0Q e|&6$A>4] `5~ +,/Ys template < typename Actor >
UK1_0tp]x class do_while_actor
/DqLrA {
4#5:~M } Actor act;
w.lAQ5)I%\ public :
F29va do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
%e`$p=m 5Q 'i2*j template < typename Cond >
zfwS picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
&BtK($ } ;
@#P,d5^G
vjQb%/LWl ?Q-h n:F) 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Kh4$ wwn 最后,是那个do_
+<}0|Xl& NM0tp )h ZxlAk+<] class do_while_invoker
*J+_|_0nlW {
f m(e3] public :
hFk3[zTy template < typename Actor >
\=0Vuz do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
<`jLY)sw {
# [e return do_while_actor < Actor > (act);
2-"0 ^n{ }
;U<rc'qE } do_;
Iw<j T|y) @^;j)%F} 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
N? 5x9duK 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
w|CZ7|6 最后来说说怎么处理break和continue
sTOa 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。
Qb!PRCHQ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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