一. 什么是Lambda
|:9Ir^ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
_E6}XNS 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,
-@L's{J{M "]m*816' sc8DY!|OYN CofH}- class filler
ns#~}2"d {
NaA+/: public :
C4{\@v}t void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
y?#9>S >:\ } ;
:Sc8PLT -~][0PVL9 Vf0fT?/K 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:
C.>
"#twY|wW (a
`FS,M MCeu0e^) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
lRDxIuTK (`6%og#8 \&iil =H8! 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
2vc\= ~o@\
n e40udLH~x JoCA{Fa} 二. 战前分析
0/\PZX+ 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。
't(}Rq@ 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
rLJ[FqS hOPe^e" > BNw for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
CE#\Roi x) /* --------------------------------------------- */
cJ(BiL-uF vector < int *> vp( 10 );
M
XZq transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
fxDj+Q1p /* --------------------------------------------- */
8xF)_UV sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Wp5]Uk /* --------------------------------------------- */
B6bOEPQ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
H`m:X,6} /* --------------------------------------------- */
oYz!O]j;a for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
tAqA^f*{ /* --------------------------------------------- */
x(PKFn for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
3ai (x1% QCOLC2I hH%,!tSx -J,Q;tj 看了之后,我们可以思考一些问题:
B0oxCc/'sZ 1._1, _2是什么?
<%z@ 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。
1E8H%2$ V 2._1 = 1是在做什么?
S_!hsY 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。
}:`5,b%Y_ 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。
V+lRi"m?| 4'SaEsA~ FY]pv6@ 三. 动工
5YiZ-CQ> 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
_Vjpw, GQN98Y+h lhqQCV nr OqH
template < typename T >
k(P3LJcYQ class assignment
_(C^[ :s {
QDS0ejhp T value;
g nt45]@{ public :
(I4y[jnD assignment( const T & v) : value(v) {}
v f`9*x F template < typename T2 >
+YTx
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
&Y1`?1;nw } ;
uBmxh%]C~ }A|))Ao| Wo{K} 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
0G5'Y;8 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
:pwa{P |;P^clS3 8xgJSk '61i2\[lZQ class holder
91up^ {
u4YM^* S. public :
&Yp+k}XU template < typename T >
Xo Y7/&& assignment < T > operator = ( const T & t) const
@,k7xm$u {
R"*R99 return assignment < T > (t);
-vV'Lw( }
\c{R <Hh } ;
BCx!0v?9 `<^*jB@P u_.HPA 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
6xarYh( iJ)0Y~ static holder _1;
ivfXat- Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
#{x5L^v>] @l~7x for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
%M9;I 而不用手动写一个函数对象。
KmQ^?Ad-C LeSHRoD lUv =7"
[ lkA^\+Ct 四. 问题分析
\~>e_; 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
ExCM<$, 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。
WL l_'2h 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
-es"0wS<u 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
WfG(JJ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
'wZ_4XjD mc
ZGg;3 五. 问题1:一致性
'T7 x@a`b) 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?|
dQ9
ah 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
G2]^F Y s qpGrW. struct holder
)11W)G`w {
\jyjQ,v) //
=&Xdm( template < typename T >
0|XKd24BN T & operator ()( const T & r) const
)iU^&@[S {
tPU-1by$ return (T & )r;
Uoji@ }
_s+c+]bO } ;
;W{b $k@g 9#k0_vDoW 这样的话assignment也必须相应改动:
p@ygne4
r`6:Q&& template < typename Left, typename Right >
5&!'^! class assignment
XP-C {
|]W2EV ,b Left l;
#?Mj$ZB Right r;
b5pMq$UVL public :
~Ky4+\6o> assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
!][F template < typename T2 >
)(m0cP{7 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
7,'kpyCj } ;
?NG=8.p +=eR%|!@ 同时,holder的operator=也需要改动:
51 b y +Ok%e.\ZM template < typename T >
6|!NLwa assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
{38\vX,I(w {
XE rUS80 return assignment < holder, T > ( * this , t);
?Elg?)os }
V8PLFt; n ~,tQV 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
m\vmY 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
h*w6/ZL1 ? \m3~6y return l(rhs) = r;
@{d\j]Nw 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
<7)Fh*W@ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
s0C:m mR+Jws' template < typename Tp >
*1A&'T2 class constant_t
a#0;==# {
3fr ^ T const Tp t;
OgCy4_a[f public :
wLJ]&puwm constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
p&N#_dmlH template < typename T >
oyx^a9 const Tp & operator ()( const T & r) const
E m{aM {
WE6\dhJ< return t;
}Ln@R~[ }
'6-$Xq0^E } ;
o3N] `xD' \we\0@v 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
?&X6:KJQ 下面就可以修改holder的operator=了
HpW 42 SVWIEH0? template < typename T >
$t/rOo9cV assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
9&Ne+MY^% {
d]wD[] return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
86qI }
PmX2[7 sL^yB 同时也要修改assignment的operator()
<
<Y}~N +K~NV?c template < typename T2 >
TgfrI
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
\Kavw 现在代码看起来就很一致了。
^G1%6\We Yu3zM79'k 六. 问题2:链式操作
l7}g^\I 现在让我们来看看如何处理链式操作。
K@u&(} 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。
m:+8J,jW 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。
gfa[4
z 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。
`BY&>WY[ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
uQqWew8l+ Pbu{'y3J template < typename T >
gTf|^?vd struct result_1
oPQtGl p {
[xZU!= typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
) R2XU } ;
$V>yXhTh r[txlQI9 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:
ZKpvDH' #{J,kcxS template < typename T >
5|8^9Oe5 struct ref
sLL7]m} {
If-_?wZe typedef T & reference;
T7*wS#z)h } ;
!#yq@2QX template < typename T >
~I=Y{iM struct ref < T &>
O(Jj|Z {
"3CJUr:Q typedef T & reference;
~P*4V]L^ } ;
/t%u"dP"T~ O9M{ ). 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
+A8j@d#: MGpt}|t- template < typename T >
;#/@+4@a& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
f3MRD4+- {
&&>tf%[ return l(t) = r(t);
0(TTw(; }
!CTxVLl"F 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。
eU@Cr7@,| 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
iq$$+y, ,m3e?j@;r 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
:[l\@>H1tX _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
iBg3mc@OO _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
uQ1@b-e`5 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
u{<"NR h 最后的布局是:
|*5 =_vF Add
OhZgcUqQ8 / \
u+m,b76 Divide 5
:mppv8bh / \
-Z-f1.Dm5 _1 3
)u%je~Vw 似乎一切都解决了?不。
~&dyRtW4 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。
feM6K!fL` 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。
ZP\M9Ja 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:
bm~W
EX =wWpP-J& template < typename Right >
{Ro2ouQ!V assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
1T&Rc4$Sn7 Right & rt) const
- YqYcer {
b}^S.;vNj return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
LpbsYl }
v X~RP
* 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
DTRJ/@t XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
1Na@|yY 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
^2D1`,|N 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
"ww|&-W9 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
K)tQ]P 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
"p&Y^] 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
CqMhk d[^KL;b?6 template < class Action >
z4%uN|V class picker : public Action
ipnV$!z {
HAz By\M{ public :
2jJmE&)7, picker( const Action & act) : Action(act) {}
s9;#!7ms // all the operator overloaded
6 gL=u-2 } ;
Qj{8?lew |~`as(@Ih 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。
+d}E&=p_ 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:
kl!wVLE O|IG_RL] template < typename Right >
BF*kb2"GZ6 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
$
i)bq6 {
^ 2GHe<Y return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
2,2Z`X }
C&LBr| +Mewo Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
P9Yy9_a|x 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。
8
;d$54
b {'sY|lou template < typename T > struct picker_maker
N[]Hc {
j`'`)3f typedef picker < constant_t < T > > result;
T3UMCqc= } ;
zLs|tJOVp template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
: JzI>/ {
,j;m!V typedef picker < T > result;
)UgX3+@ } ;
`+'rib5 x9/H/' 下面总的结构就有了:
kE>0M9EdH functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
o./.Q9e7 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
FuG4F picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
.;y# 至此链式操作完美实现。
'FlJpA} 6=4wp? El_wdbbT 七. 问题3
nkxzk$ 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。
Hgeg@RP
Q >^q7c8]~g template < typename T1, typename T2 >
XZ&KR.C, ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+d+@u)6 {
gTgMqvt return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
F>tQn4 }
h5%<+D< X'. qYsS 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:
@2pu^k^ C*U'~qRK template < typename T1, typename T2 >
n55Pv3}C struct result_2
v(*C%.M) {
h~&gIub typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
UDhG : } ;
{FRAv(,\ 2"|2a@ 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%:.bjY 这个差事就留给了holder自己。
B\J^=W+` 9TF f8'?d GRb*EeT template < int Order >
T2}FYVj?!g class holder;
=U8a ?0 template <>
~$'\L class holder < 1 >
Fc~'TBf,,` {
ZX ?yL>4 public :
D3|oOOoG template < typename T >
QM3,'?ekRH struct result_1
0TfS=scT {
tz#gClo typedef T & result;
4h@Z/G!T3 } ;
/9o!*K template < typename T1, typename T2 >
o7mZzzP struct result_2
X;<BzA!H {
k(zsm"<q typedef T1 & result;
?9l [y } ;
$0bjKy template < typename T >
6KD `oUx typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
-':Y\:W {
Hzrtlet return (T & )r;
;a-$D]Db }
+/#Ei'do template < typename T1, typename T2 >
>=]'hyn]] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
C6O8RHg {
??n*2s@t return (T1 & )r1;
/Q,{?';~ }
W@yJAQ } ;
q o<&J f )o\jJrVDf template <>
'V8N class holder < 2 >
pO8ePc@=D {
>iS`pb public :
Yvn\xph3
template < typename T >
+C1QY'>I struct result_1
{]"]uT# {
Pnd`=%w%] typedef T & result;
;<UW A. } ;
`ptj?6N- template < typename T1, typename T2 >
n@ w^V struct result_2
sAg Kg=) {
P&Pj>!T5
typedef T2 & result;
mv5n4mav } ;
?"z]A7<Hj template < typename T >
V5p=
mmnA, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
:>p8zG {
3Tn)Z1o return (T & )r;
5 H#W[^s" }
\rVQQ|l template < typename T1, typename T2 >
7'
S @3 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
=)hVn {
p7:{^ return (T2 & )r2;
O?<&+(uMTT }
_EF&A-kX|u } ;
Oy 2+b1{ j5
g# M + >cBVx6 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> >。
bzdb|I6Z 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
0i8LWX_M 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
^
wY[3"{ <>m }}^ return l(i, j) = r(i, j);
v)2M1 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
7\ nf:.
9CCkqB/ return ( int & )i;
)5|I_PXB return ( int & )j;
='TE,et@d 最后执行i = j;
6sa"O89 可见,参数被正确的选择了。
~G27;Npy 8foJ I^3 %*#n d ;<0LXYL; 'R&uD~Q 八. 中期总结
Yq(G;mjM 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:
/m!Cc/Hv 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
)[1)$-Ru 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
bFA!=uvA 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
LN_xq&. 7Sz?S_N/j F @Te@n iD= p\ >Z1q j> &qS[%K ) 九. 简化
4mn&4e 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。
y>*xVK{D 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
S$2b>#@UJ 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:
K(XN-D/c 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
8u!"#S#>a +-*/&|^等
*m2=/Sh 2. 返回引用。
*Z_C4Tj =,各种复合赋值等
iMfngIs | 3. 返回固定类型。
XJ2^MF2BU 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
kh%{C]".1 4. 原样返回。
jYiv'6z operator,
yjJ5P`j] 5. 返回解引用的类型。
<L&m4O#| operator*(单目)
/x{s5P3 6. 返回地址。
Py`N4y~ operator&(单目)
P,sjo u^ 7. 下表访问返回类型。
j[Uxa operator[]
7<H
|QL& 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
LHJ":^ operator<<和operator>>
XT;u<aJs o!Rd ^ 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。
'Wa,OFd\8 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
si4don 1".v6caW template < typename Left >
jq08= struct value_return
oA1a /[# {
w1;hy"zPsj template < typename T >
)G7=G+e; struct result_1
:W@#) 1= {
." $ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
jF[ 1za } ;
U\rh[0 y,pZTlE template < typename T1, typename T2 >
N?X~ w < struct result_2
1,5E`J {
h=_mNG>R) typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
@(C1_ } ;
GElvz'S~ } ;
k<+0o)) I7^zU3]Ul Hi]cxD*` 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
7)%+=@ 67y Tvr@a 下面我们来剥离functor中的operator()
Ngg?@pG0y 首先operator里面的代码全是下面的形式:
!;_H$r0 `yF`x8 return l(t) op r(t)
!z{-?o/ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
z4 E|Ai return op l(t)
kF>o.uSV return op l(t1, t2)
{)AMw q return l(t) op
4~U'TE
@ return l(t1, t2) op
jmg!Ml return l(t)[r(t)]
!a$ D4(`v return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
mXUYQ82 -Z-IF#% 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:
](F#`zUQ 单目: return f(l(t), r(t));
9_sA&2P{uV return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
-+t]15 双目: return f(l(t));
*%vwM7 return f(l(t1, t2));
`>o?CIdp 下面就是f的实现,以operator/为例
{,OS-g }h 3K@R
struct meta_divide
`mT$s,:h {
s}j1"@ template < typename T1, typename T2 >
7OWbAu; static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
=+w*gDr {
G^"Vo x4 return t1 / t2;
]59i> }
c]B$i*t } ;
hXGwP4 /*Qq[C 这个工作可以让宏来做:
XlI!{qj| OiDhJ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
8>/Q1(q0 template < typename T1, typename T2 > \
#P#-xz static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
b|zg< 以后可以直接用
Z!0]/ mCE8 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
"7>>I D 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
f&D]anf33 (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。。。)
8}w6z7e|{ w:'dhr': kF7V.m/~o 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
mJB2)^33a
fI\9\x template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
_7DkS}NJs class unary_op : public Rettype
m`6Yc:@E {
W(RF n`g\ Left l;
oUQ07z\C public :
@Mvd'.r<; unary_op( const Left & l) : l(l) {}
i
ZL2p> c"!lwm3b template < typename T >
|#l= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z>)][pL {
G;3~2^lB\ return FuncType::execute(l(t));
zY+Fl~$S }
?[x49Ux,P :R):b template < typename T1, typename T2 >
.}')f;jH5< typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!se0F.K {
[#YE^[*qK return FuncType::execute(l(t1, t2));
H&b3{yOa }
kqG0%WtQ } ;
.yENM[-bQ G#Ou[*O' #GaxZ 同样还可以申明一个binary_op
|lH;Fq{\ j'i0*"x template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ZtVAEIZ) class binary_op : public Rettype
y$hp@m'@C {
midsnG+jnf Left l;
fx8EB8A7K7 Right r;
QCPID: public :
>s3gqSDR binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
fQ+VT|jzx [~D|peM3 template < typename T >
Z['\61 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
M\b")Tu{0 {
PN+G:Qv return FuncType::execute(l(t), r(t));
hl&-\ dc+ }
g/=K. }Vu\(~ template < typename T1, typename T2 >
6I_Hd>4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N?dvuB {
{5*|C-WWtG return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
bU 63X={ }
0^'B3$> } ;
0i[zup \bCX=E- =rPrPb 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
Kt>X[o3m, 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
@&1Wyp DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
9@$,oM= 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。
N^VD=<#T 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
/RLq>#:h** 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。。。
`nR %Cav,U 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
t<:D@J]a 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)
#0b&^QL 下面是修改过的unary_op
CGw--`#\ pO<-., template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
6) \dBOz class unary_op
mxwdugr` {
"HM{b?N Left l;
u!N{y,7W) h06ku2Q
public :
=R*Gk4<Y v;y0jD#b unary_op( const Left & l) : l(l) {}
xa( m5P V@=V5bZLs template < typename T >
%,b X/! struct result_1
&Y@#g9G {
3HyhEVR-#~ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
O\;= V`z- } ;
!}3,B28 P];JKE% template < typename T1, typename T2 >
u%O-;>J struct result_2
]Pn!nSg {
f7}"lG]q typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
P4
ul[zZ } ;
,gnQa LE?u`i,e=+ template < typename T1, typename T2 >
!a1i Un9 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
VS?@y/\In {
]6tkEyuq return OpClass::execute(lt(t1, t2));
tqOi
x/ }
Ccfwax+ ~!%0Z9>ap template < typename T >
xSpC'"
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
k7_I$<YDj {
Z#`0txCF return OpClass::execute(lt(t));
SP
2 8 }
-7'#2P<) c)C 5KaiPG } ;
IN^9uL]B 4lc)& KGZ?b2N?Va 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
8dT'xuch 好啦,现在才真正完美了。
:s8A:mx 现在在picker里面就可以这么添加了:
Wf02$c0#K yt.c5>B^ template < typename Right >
{g/wY%u= picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
dGH_ z8 {
1TqF6`;+ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
0rMqWP }
.")b?#K 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。
PB~_I= &yH#s
8^8 2]jPv0u >L2*CV3p <D /a l9 十. bind
D#sf i,O 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。
].DY" 先来分析一下一段例子
'\p;y7N SqB/4P m>Ux`Gp+ int foo( int x, int y) { return x - y;}
{ctwo X[; bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
.+#Lx;}) bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
F 1|zXg) 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。
{KaN,td9 我们来写个简单的。
d
O
A%F$Mk 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
_[E \= 对于函数对象类的版本:
xi {| }F{=#Kqn^ template < typename Func >
O OlTrLL struct functor_trait
+!&$SNLh( {
:B#EqeI typedef typename Func::result_type result_type;
M1=_^f=&. } ;
zi!#\s^ 对于无参数函数的版本:
t/:w1rw O4+F^+qN template < typename Ret >
<GW R7rUH struct functor_trait < Ret ( * )() >
P!+v:'P5f {
okBE|g typedef Ret result_type;
6zYaA } ;
'tWAu I 对于单参数函数的版本:
cqQRU nlfPg-78B+ template < typename Ret, typename V1 >
H/i<_L P struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
k8&FDz {
RebTg1vGu typedef Ret result_type;
z}5<$K_U } ;
1k>naf~O 对于双参数函数的版本:
8$ DwpJ \REc8nsLy template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
SMq9j,k struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
_^;;i4VZ {
Yn1?#%% typedef Ret result_type;
GoeIjuELR } ;
a>b8-j=J 等等。。。
w`#fH 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
{,f[r*{Y lwsbm D template < typename Func >
]C)|+`XE@ struct func_return
3i(J on/p {
iBHw[X,b template < typename T >
:`zV
[A:D struct result_1
X8b#[40: {
5Bd(>'ig_ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
N *1 } ;
G;2[ FQ## 397 template < typename T1, typename T2 >
!w=,p.?V= struct result_2
66dTs,C {
=~",/I? typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
V2QW\2@$ } ;
[|z'"Gk{
} ;
_FFv#R*4 ]-EN/V ]+lF=kkc% 最后一个单参数binder就很容易写出来了
\4@a 'RQiLUF template < typename Func, typename aPicker >
Loc8eToZ class binder_1
+I.v!P!^ {
R_9 o!sTZ Func fn;
LT&/0 aPicker pk;
uH]
m]t public :
XC}1_VWs :3gFHBFDj template < typename T >
(k#t}B[ struct result_1
* 2%oZXF {
[U']kt typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
bQpoXs0w; } ;
#8E?^d /=-h:0{M template < typename T1, typename T2 >
8'%+G struct result_2
"Y(%oJS]D {
]]3Q*bq4 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
q!@c_o } ;
DzE E:&*= i2U/RXu binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
}M="oN~w YZ{;%&rB template < typename T >
d>~`j8,B typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
v'$ykZ!Z {
r.Lx%LZ\^ return fn(pk(t));
sHF%=Vu }
'1lx{UzD template < typename T1, typename T2 >
) _#T c typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|/t K-c6J {
JQr36U return fn(pk(t1, t2));
]ci RiMkT( }
@NBXyC8,Z } ;
W -3w7^ gi
'^qi2 Yr:>icz| 一目了然不是么?
qm~Kw!kV 最后实现bind
" _mmR
M 8@Q"YA3d+ }0krSzcn#, template < typename Func, typename aPicker >
EtPgzw[#c9 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
=$[W,+X6f {
(s.o return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
br10ptEx }
pM,#wYL zcZ^s v> 2个以上参数的bind可以同理实现。
z{AM2Z 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。
"^!j5fZ jw/wcP 十一. phoenix
J511AoQ{R Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
x[Hhj' ;Xz(B4 N~o for_each(v.begin(), v.end(),
W0+u)gDDz (
%jpH:-8'2 do_
Z#%}K
Z [
"rL"K cout << _1 << " , "
Sw/J+FO2 ]
A<]&JbIt .while_( -- _1),
j`Tm\!q cout << var( " \n " )
#dL5x{gV= )
uTxX`vH@! );
s-fKh` PZ~`O 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:
EC0zH#N 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
n&3iz05} operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
e3G7K8 那么我们就照着这个思路来实现吧:
u87=q^$ ]Pz|Oi+] Z+OAs0}mV template < typename Cond, typename Actor >
T<!\B] class do_while
3{6ps : w {
o$*bm6o Cond cd;
Q=dw 6 Actor act;
Au~+Zz|mQ public :
A3m{jbh template < typename T >
q|?`Gsr struct result_1
8|fLe\" {
D<lQoO+ typedef int result_type;
Cln^ 1N0 } ;
<aD'$(N5 jt0H5-x do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
pW`ntE#L xzuPie\ template < typename T >
&E} I typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ka[Sm|-q {
0-6:AHix do
SjFF=ib {
qQwJJjf act(t);
MH C.k= }
B:B0p+$I
while (cd(t));
nD^{Q[E6= return 0 ;
]t8{)r }
JI28O8 } ;
$1:}(nO, 9[6G8;<D& _Ac/i r[,: 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
WK/b=p|#o 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*R{u*/e 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。
DKe6?PG 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。
aUsul'e;M 下面就是产生这个functor的类:
7O;BS}Lv= [i2A{(x V,99N'o~x template < typename Actor >
;P0,60 class do_while_actor
yaCd4KP {
l"2^S6vU Actor act;
R
(+h)#![ public :
=vB]*?;9 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
3tJ=d'U !y[}| template < typename Cond >
z(8)1#(n7 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
h0'8NvalQ } ;
d m/-} [ flu|v ^TuP=q5? 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
G~b`O20N 最后,是那个do_
bW,BhUb,| E#IiyZ N>W;0u! class do_while_invoker
4i ~eTb {
#`fi2K&]j public :
0:7v/S!: template < typename Actor >
]j%*"V do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
DctX9U( {
x9FLr}e return do_while_actor < Actor > (act);
/h.:br?M#P }
~Hp#6+ } do_;
A)O_es2 M6o
xtt4 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
^+.+IcH 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
C}M0XW 最后来说说怎么处理break和continue
hlSB7D"d 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。
(r#5O9|S 具体实现手法这里就不罗嗦了。
[ 此贴被ヾ1.嗰rёn在2006-06-11 23:23重新编辑 ]