一. 什么是Lambda
,3c25.,* 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
),y`Iw 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,
2{Dnfl'k m+:JNgX6 [s\8@5?E
r$-P class filler
JiO8EIM {
`HnZ{PKf public :
]Hq,Pr_+ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
@o*~\E<T } ;
u"%D; )V+/@ 4 EkRx/ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
mF!4*k Gc*=n*@^K a&2x;diF 2<h~:
L for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
p:$kX9mT& .fhfb\$ w|6?A- 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
z C$F@ (UhJ Pco" ~%
t'}JDZ 5} <OB-9 二. 战前分析
| oM` 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
=./PY10' 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
(x@J@ GP* P*>?/I`G ~`^kP.() for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
1Z;cb0: /* --------------------------------------------- */
#H4<8B vector < int *> vp( 10 );
5-k gGOt transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
AZ^>osr /* --------------------------------------------- */
!FyO5`v sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
0S4Y3bac& /* --------------------------------------------- */
i92Z`jiR int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
`#85r{c$: /* --------------------------------------------- */
$bF+J8%D for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
c yP+a /* --------------------------------------------- */
?/5<}W#7} for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
d2US~.;>l e]ST0J" =jpRv<X|, &e3}Vop 看了之后,我们可以思考一些问题:
<0hVDk~ 1._1, _2是什么?
7mv([}Va 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
]5:[6;wS 2._1 = 1是在做什么?
&U=_:]/ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
nGK=Nf.5 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
Q>;Aq!mr= =w8 0y' BILZ XMf 三. 动工
'Z,7{U1P 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
/#"9!8%V -iW>T5f "Wk K1u 8@rF~^-_ template < typename T >
KyDd( 'i class assignment
;0$qT$, {
NU{eoqaT T value;
k%-UW% public :
A,4}
$-7 assignment( const T & v) : value(v) {}
,If"4C!w template < typename T2 >
\>w 2D T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
RLLL=?W@ } ;
6 !fq658 )[&j&AI /Jc^XWf 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
[!} uj`e 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
w)YTHY(k; =KnHa.% K&dc< 4DC KM^}d$x}s class holder
AGVipI # {
M3GFKWQI,` public :
-W})<{End template < typename T >
>%_i#|dE> assignment < T > operator = ( const T & t) const
z|S4\Ae {
4`r-*Lx return assignment < T > (t);
Nii5}, }
qe0ZM-C_ } ;
'$ G%HUn Na.e1A&?j :4"b(L 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:
,?
&$c+ =)Goip static holder _1;
*iPBpEWC Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
5hAs/i9_ t +CU for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
3+M+5 而不用手动写一个函数对象。
J+hifO lgHzI( A2fuNV_ *vzj(HGO 四. 问题分析
f{]W*!VV- 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
a -5#8 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
2&F H8 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
oYeFOw` 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
w/CD- 下面我们可以对这几个问题进行分析。
FvBnmYnW l W
Lj== 五. 问题1:一致性
;,u7) 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
mi sPJO&QD 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
@=l.J+lh >9Y0t^Fl struct holder
xn7bb[g; {
]=]`Mnuxb //
45Q#6BtE template < typename T >
6uWPIM; T & operator ()( const T & r) const
hB]<li)"C {
.[o?qCsw return (T & )r;
t~]tw }
-/6Ms%O } ;
sH)40QmO{ QPsvc6ds 这样的话assignment也必须相应改动:
mC`U"rlK~ =$vy_UN template < typename Left, typename Right >
Dt+uf5o( class assignment
dxWG+S {
a[V4EX1E Left l;
7C^W <SUo Right r;
'ewVn1ME[ public :
Csx??T_>r assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
^g N?Io template < typename T2 >
~2U5Wt T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
1VO>Bh.Wm } ;
WLN;LT .?-]+-J?` 同时,holder的operator=也需要改动:
@?<1~/sfL T#R*] template < typename T >
(W$>!1~ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
iJ~e8l0CA {
U^xtS g return assignment < holder, T > ( * this , t);
`v1~nNoY }
L)/^%/! L@LT *M 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。
uze5u\ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
wE09% u69s}yZ return l(rhs) = r;
$3 ~/H"K 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。
AG<TY<nqL 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
'9q:gFO 3gU*,K7 template < typename Tp >
W2j@Q=YDS class constant_t
ZuQ\Pyx {
+^@6{1 const Tp t;
T6p2=o&p public :
91j.%#[v' constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
.2:S0=xt< template < typename T >
5 iP{) const Tp & operator ()( const T & r) const
8n)3'ok {
cvl1X" return t;
!7fVO2m T }
RI64QD } ;
7`Bwo*Y [}bPkD 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
M-+=t8 下面就可以修改holder的operator=了
: yC|Q) $ACD6u6 template < typename T >
23=SXA! assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
AIa#t#8${ {
/0I=?+QSo return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Kf-rthO }
1*J#:|({(
rCdf*; 同时也要修改assignment的operator()
T hLR<\ o@g/,V $ template < typename T2 >
4Gm (P~N T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
`T;Y%"X! 现在代码看起来就很一致了。
w_eUU)z 9F"Q2^l' 六. 问题2:链式操作
=3Hv 现在让我们来看看如何处理链式操作。
P",E/beV 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。
D&r2k
9 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。
Jf=$h20x 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
E)7ODRVbl 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
;BMm47< 86,$ I+ template < typename T >
%[C-KQH struct result_1
N$SJK {
^ M4-O~ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
\v}3j^Yu } ;
J6Q}a7I# !p~K;p, 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:
{Qla4U U\Hd?&`9gz template < typename T >
E5b JIC(
struct ref
/Aq):T T {
H^no&$2`1 typedef T & reference;
1"82JN|! } ;
zsx12b^w template < typename T >
Qb;5:U/x struct ref < T &>
CxOBH89( {
uF=x o`=| typedef T & reference;
Kc:}
K y } ;
mrfc.{`[
>xt*( j&} 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
S-Y(Vn4 :a4FO template < typename T >
iY2%_b!5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
}bs2Rxkh {
92k}ON return l(t) = r(t);
0+\~^ }
!I? J^0T 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。
/e5Fx 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
~"*;lT5KX n>dM OQb 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
!\NKu1ta _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
}fo?K|Xx _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
%-4e8d74/ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
O;A/(lPW+ 最后的布局是:
z^f-MgWG Add
A/U tf0{3" / \
A*h)p@3t< Divide 5
^j2:fJOU# / \
+M\*C# _1 3
Zv=p0xH 似乎一切都解决了?不。
m,u?
^W 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。
XU0"f!23x 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。
"gCSbMq(Vq 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:
_W:
S>ij( b)u9#%Q template < typename Right >
'FBvAk6 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
UY**3MK Right & rt) const
zYOPE 6E {
'ce9v@(0 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$ZDh8
*ND }
'q[V*4g 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
8I C(( XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
GX_Lxc_<f 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
yh5KN_W 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
xuelo0h, 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
qc\o>$-:` 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?
d*3R0Q|#{ 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:
'q*1HNwGp No[xf9>t template < class Action >
q@(N 38D class picker : public Action
"_)
{
*OF7{^~& public :
]Ly)%a32 picker( const Action & act) : Action(act) {}
WaMn[/{ // all the operator overloaded
ij hMJ?3 } ;
.yWdlq## l:@.D|(o3 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。
&8&WY1cU 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:
1shvHmrV N7#GK]n%/} template < typename Right >
71 /6=aq>n picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
5. l&nt' {
^ O` return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
%n}]$
d }
NM]6 o rbtPG=t_R Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
oW+R:2I~O 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。
eB]ZnJ2^= xUrfH$$!` template < typename T > struct picker_maker
L7xTAFe {
;%82Z4 typedef picker < constant_t < T > > result;
L,kF] } ;
N]=.I template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
W4YC5ZH{l {
:e9E#o typedef picker < T > result;
yz+r@I5 } ;
h'jnc. Y|lMa?\E 下面总的结构就有了:
G/`_$ 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。
3?}SXmA'@ 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。
,,iQG' * picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
!{3pp 至此链式操作完美实现。
0s4j> $ `ho+ 3sw1y 七. 问题3
Yp;x 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。
DuFlN1Z FJ[(dGKeE template < typename T1, typename T2 >
R`<E3J\* ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<<xJ-N {
:dj@i6 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
RcE%?2lD }
NSkI2>+P >pYgF=J 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:
BxG;vS3>*e &,)tD62s template < typename T1, typename T2 >
r9U1 O@c struct result_2
doa$
;=wg {
Yk5kC0B typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
G@(7d1){ } ;
8;5/_BwMu
g$97"d' 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
g?`J ,*y 这个差事就留给了holder自己。
8,=$>@u ?\yo~=N^ |
jkmh6 template < int Order >
{xr]xcM'b class holder;
~Mx
fud template <>
B+<k,ad class holder < 1 >
4>W`XH {
w*}9;l public :
)<|T Ep4r- template < typename T >
DjKjEZHgM struct result_1
)v9[/
]*P {
`#]\Wnp~y typedef T & result;
t&xx-4 } ;
i~;8'>:|,M template < typename T1, typename T2 >
YJy*OS_& struct result_2
yV8).4 {
MXy{]o_H~ typedef T1 & result;
=~h54/#[I } ;
@FTi*$Ix template < typename T >
1mX*0> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
{G}HZv%S U {
:QVGY^c return (T & )r;
I%p#E#[G }
b>i=",i\ template < typename T1, typename T2 >
AUC<
m. typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
82X. {
7'|PHQ? S return (T1 & )r1;
{OOt+U! }
6"GpE5'* } ;
p{rS -`I `T70FsSJ template <>
a3;.{6el)H class holder < 2 >
qo@dFKy {
x}{VHp`|ld public :
ng*%1;P template < typename T >
<IVz mzpL struct result_1
|=LkV"_v {
Ro<kp8 typedef T & result;
zqh{=&Tjx } ;
kgz{m;R template < typename T1, typename T2 >
mV,R0olF struct result_2
2An`{') {
akQH+j typedef T2 & result;
=@2V#X]M* } ;
_
^{Ep/ME= template < typename T >
yr>bL"!CA typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Aq!['G {
S F>D:$a return (T & )r;
PAHlj,n) }
5-^%\?,x template < typename T1, typename T2 >
NJ>p8P`_k typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
@@wx~|% {
`VtwKt* return (T2 & )r2;
opMUt,4 }
2JP?6N } ;
a[n$qPm} |L;psK Nb~dw;t 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
#[y<h3f] 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
5vft}f 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
jJZsBOW[8 JtpY][}"~3 return l(i, j) = r(i, j);
"<x~{BN? 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
DYlvxF` 7[g;|(G0 return ( int & )i;
^,lZ58
2 return ( int & )j;
_-]!;0EIV 最后执行i = j;
z,FTsR$x 可见,参数被正确的选择了。
q9Sz7_K VONAw3k7! y?n2`l7f lt6;*z[ [fi'=Cb 八. 中期总结
GWhAjL/N 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:
lVdT^"~3 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
}b+QYSt 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
mO)PJd2ZD 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
lhoq3A +'/}[1q1/T ?[VpN2* `%M-7n9Y Zknewv*sS4 vA"niO 九. 简化
Y^2Qxo3"3 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。
ZBmXaP[9 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
z5`8G =A 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:
F`0c?) 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
=+`j?1 +-*/&|^等
#M?F^u[ 2. 返回引用。
/.)[9bQ< =,各种复合赋值等
cZr G:\A 3. 返回固定类型。
XDkS
^9 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
n2d8;B# 4. 原样返回。
58&{5YpS operator,
3`k[!! 5. 返回解引用的类型。
1Vf78n operator*(单目)
8b 8\ 6. 返回地址。
}B"|z'u operator&(单目)
:,NFFN 7. 下表访问返回类型。
gf3U#L}P operator[]
^+.t-3|U 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
1a&/Zlr operator<<和operator>>
kxm:g)`=[ `M?v!]o 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。
cXS;z.M\_ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
`u#;MUg 1xO!w+J# template < typename Left >
N )zPxQ struct value_return
@up&q {
;w`sz. template < typename T >
+65oC x
struct result_1
t_jyyHxoZ: {
:7p9t.R<$h typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
#K=b%;> } ;
YBX)eWslK dqqnCXYuW template < typename T1, typename T2 >
Mv.Ciyc struct result_2
f).*NX {
$!!R:Wn/R typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
w&p~0cA~ } ;
?gLR<d_ } ;
7\IL i[$-_ vO\:vp4fH 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
m6b$Xyq[ M_k`%o 下面我们来剥离functor中的operator()
>s&XX,
w 首先operator里面的代码全是下面的形式:
0 _Q*E3 Bk,2WtVX return l(t) op r(t)
;0IvF#SJ(. return l(t1, t2) op r(t1, t2)
zhNQuK,L return op l(t)
xEjx]w/& return op l(t1, t2)
~gP7s_qr{ return l(t) op
?RHn @$g8M return l(t1, t2) op
v@VLVf)>9^ return l(t)[r(t)]
%/5 1o6a return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
rfYP*QQY <mL%P`Jj
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:
zm>>} 5R 单目: return f(l(t), r(t));
OY: u',T return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
%NNj9Bl<VV 双目: return f(l(t));
;_}~%-_
~ return f(l(t1, t2));
13H;p[$ 下面就是f的实现,以operator/为例
yq?]V7~ le.anJAr struct meta_divide
u$C\E<G^ {
42&v% ;R template < typename T1, typename T2 >
*ot>WVB static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
jgG$'|s} {
vv+km + return t1 / t2;
(~JwLe@a }
!NTH.U:g } ;
O$^xkv5. %,0%NjK 这个工作可以让宏来做:
30s; } Goxl3LS< #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
*r;xw template < typename T1, typename T2 > \
xYPxg! static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
\/ErPi=g 以后可以直接用
|d[5l^6 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
X3<K 1/< 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
8] `Ru5nd (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
\8e2?(@"k Sm)u9 c;9.KCpwx 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
R:M,tL-l "N 3)Qr template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
"oR@JbdX class unary_op : public Rettype
0]B(a {
`PgdJrE Left l;
3@_Elu public :
E$A3|rjnoN unary_op( const Left & l) : l(l) {}
y \D=Z
N@ FQk!d$BG template < typename T >
[*Uu#9 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
XRxj W {
2z\e\I return FuncType::execute(l(t));
|
&7S8Q }
8PBvV[ eVJ^\z:4 template < typename T1, typename T2 >
pvF-Y9Xb typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O6X"RsI} {
((bTwx return FuncType::execute(l(t1, t2));
iX "C/L|JN }
P6\6?am } ;
5Sva}9H i{Ds&{ /<{: I \< 同样还可以申明一个binary_op
02=ls V!U w!&~??&=} template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
2YlH}fnH class binary_op : public Rettype
<%P2qgz5 {
YlF%UPp Left l;
t~hTp K* Right r;
S6g<M5^R public :
G8J*Wnwu[K binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
2VoKr) _zMgoc7 template < typename T >
k|xtr&1N.! typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=0
{
mJ}opy!{; return FuncType::execute(l(t), r(t));
C\*4q8( }
Qk9 76 [yS#O\$'e template < typename T1, typename T2 >
(Pbg[AY typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p B;3bc {
n, i'Dhzk return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
)"+2Z^1- }
T~:|!` } ;
ep/Y^&$M 0#cy=*E ]#2Y e7+ 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
/Q{P3:k 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
.iD*>M:W DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
BV#78,8( 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。
$*R/tJ. 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
-E"GX 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
^Yj xeNY 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
JM- t<. 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
]X Z-o>+, 下面是修改过的unary_op
\</b4iR)LT ,#?uJTLH template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
={>Lrig:l class unary_op
0&_UH}10 {
4(Iplo*Ys@ Left l;
z7GTaX$d >K9#3
4hP public :
>9e(.6&2XZ a2Pf/D]n unary_op( const Left & l) : l(l) {}
y\dEk:\) kHw_ S- template < typename T >
sm[94,26 struct result_1
s, k {
h\v'9 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
#jA[9gWI } ;
4SPy28<f |sRipWh template < typename T1, typename T2 >
EI!6MC) struct result_2
ib{-A& {
mKo C.J typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
B#/Q'V } ;
Z87_ #5 `W/sP\3 template < typename T1, typename T2 >
L|bwZ,M=}? typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7i&:DePM'q {
{43>m)8+ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
b#7{{@H }
ys 5&PZg* g1t0l%_7^ template < typename T >
#9K-7je;j typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.tD*2 {
a!O0,y return OpClass::execute(lt(t));
M1KqY: 9E }
OS8q( 2z?s o=0]el^A } ;
e=O,B8)_ x c{hC4^V ~NW32
O)/ 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
GnvL'ESa@M 好啦,现在才真正完美了。
q$=#A7H>3) 现在在picker里面就可以这么添加了:
b0oMs=uBn zc[Si bT template < typename Right >
..rOsg{ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
#8)*1? {
9-MUX^?u return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
jy'13G/b\ }
P#AW\d^"B 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。
-Z's@'* eH{[C* x&0vKo; fk&8]tK4 .0es3Rj 十. bind
Dd\jHF>u 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。
aTt12Sc 先来分析一下一段例子
0=?<y'= +llR204 *6VF
$/rP int foo( int x, int y) { return x - y;}
M]J^N# bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
x@[rms
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
.nVa[B|. 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
]iUxp+ 我们来写个简单的。
B\XKw' 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
r4SXE\
G 对于函数对象类的版本:
"/wyZ ojanBg
template < typename Func >
=o$sxb
E( struct functor_trait
'!eKTC> {
9J2NH|]c typedef typename Func::result_type result_type;
H["`Mn7j2 } ;
E4M@WNPx 对于无参数函数的版本:
y#3j`. $3p N$U$5;r~` template < typename Ret >
%yv<y+yP~ struct functor_trait < Ret ( * )() >
#
mV{#B= {
.N
,3od@ typedef Ret result_type;
$}!p+$ } ;
']2E {V 对于单参数函数的版本:
|Uc_G13Y{D Hl{S]]z template < typename Ret, typename V1 >
`)T13Xv struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
M`,)w i {
[PNT\ElT typedef Ret result_type;
tFp Ygff< } ;
X:vghOt? 对于双参数函数的版本:
Z{]0jhUyNh iOW#>66d template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
&m-PC(W+ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
6WXRP;!Q {
Uq^#r iq typedef Ret result_type;
jIC_[ } ;
t gI{`jS% 等等。。。
21K>`d\ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
r]:(Vk]|F 9\_eK,*B template < typename Func >
_`&m\Qe> struct func_return
-?V-*jI {
CDQW !XHc template < typename T >
$4h 5rC g0 struct result_1
&$`P,i 1) {
J&W)(Cf typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
QdF5Cwf4 } ;
ZX9T YN (l^3Z3zf& template < typename T1, typename T2 >
v%+:/m1 struct result_2
JTSlWq4 {
J:CXW%\ <q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
+B B@OW } ;
?XrQ53 } ;
8']M^|1 $'BSH4~|. $rv8K j+ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
We$:&K0 Mm.<r-b template < typename Func, typename aPicker >
Dz>^IMsY class binder_1
]O+Ma}dxz: {
8@i7pBl@ Func fn;
~zCEpU|@N aPicker pk;
I`-8Air5f public :
}()5"QB BLfTsNzmt template < typename T >
^Cu\VV struct result_1
OK[T3/v, {
mn, =i typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
[#-b8Cu } ;
F,W~,y QdT}wkX template < typename T1, typename T2 >
|'P]GK struct result_2
s)noo {
nzd2zY>V typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
%HGD;_bhI } ;
sy:[T T!w %<k2#6K binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
7!@-*/|!S9 h1B? 8pD template < typename T >
S^-DK~Xt4 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
aC$B2 {
En~5"yW5>] return fn(pk(t));
f!\lg }
<'qeXgi template < typename T1, typename T2 >
9>l*lCA typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_,p/l&< {
Q\^O64geD return fn(pk(t1, t2));
rf
$ QxJ }
|v \_@09= } ;
3,p]/Z_ ockTe5U n!YKz"$ 一目了然不是么?
3kw,(-'1 最后实现bind
DK$X2B"c V #*QO3y~ZM v=0(~<7B template < typename Func, typename aPicker >
iX0i2ek picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
W#^2#sjO {
l n{e1':$" return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
$w)!3c4 }
E)TN,@% YM1'L\^ 2个以上参数的bind可以同理实现。
hlV=qfc 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Mmxlp.l _y),J'W^3u 十一. phoenix
wb]%m1H`: Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
iL7DRQ1 <oR a3Gi(% for_each(v.begin(), v.end(),
kO,zZF& (
u$>4F|=T do_
3N dq> [
U7K,AflK?M cout << _1 << " , "
Fpm|_f7 ]
C9~52+S .while_( -- _1),
4,sJE2"[9 cout << var( " \n " )
Q3
u8bx|E )
T^Y([23 );
q@Zn|NR 8VeQ-#7M/ 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:
>hPQRd 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
[Yo,*,y31 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
tasIDoo+!J 那么我们就照着这个思路来实现吧:
ZX>AE3wk kddZZA3` x,rlrxI template < typename Cond, typename Actor >
S& SQ class do_while
E8pB;\Z( {
mp=z Cond cd;
<QA6/Ef7 Actor act;
PMNjn9d public :
M@`;JjtSA template < typename T >
pnjXf.g"O struct result_1
-&3hEv5 {
=-8bsV/l typedef int result_type;
Jll-`b 1 } ;
J&M
o%"[) O!P H&;H do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
$"FQj4%d AfX}y+Ah template < typename T >
rf>0H^r typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
UmKI1l {
f|B=_p80 do
)Qe~8u@? {
*A"~m!= act(t);
oXb;w@: }
(BTVD,G while (cd(t));
!ePr5On return 0 ;
swK-/$# }
'
0J1vG~c } ;
J T-J#Ag A/u)# ^\ cki81bOT 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
E^.n c~ 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。
v.pBX< 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。
hp#W9@NR 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。
@6wFst\t 下面就是产生这个functor的类:
|y0(Q V )XvilCk1 U.DDaT1 template < typename Actor >
1guJG_;z class do_while_actor
t.7? {
.?R!DYC` Actor act;
'}fzX2Q# public :
)%`^xR do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
l|kSsP:GO RxI(:i? template < typename Cond >
L<ue$' picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
8=NM|i } ;
f@Zszt ^pQCNKLBY Bj1?x 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
yXHUJgjl/ 最后,是那个do_
>'&p>Ad) xlA$:M& [_1G@S6Ex class do_while_invoker
3HcQ(+Z {
J|~MC7#@q public :
CF?1R template < typename Actor >
45,1-? -! do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
-OapVa c {
&6ZD136 return do_while_actor < Actor > (act);
s'%R }
]x(e&fyHB } do_;
J&.{7YF C|}iCB 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
A
Q'J9 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Rb%8)t
x 最后来说说怎么处理break和continue
P<M?Qd1. 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。
??M"6k 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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