一. 什么是Lambda
H\^zp5/ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
T[\?fSP 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,
Q^@z]Sc[ WW[G ne )d =8)9B @\}w8 class filler
T:|PSJc0 {
RK\$>KFE public :
TJ`Jqnh void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
XnNU-UCX } ;
}}q_QD_ L
>HyBB k%TjRf{p 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:
^ - H YacLYo# 1b LY1 U:+wt}-T" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Y$K[@_dv= SLi?E Pu `;B 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
3j}@}2D '(-SuaH49 )W0z w\{oOlE 二. 战前分析
S
@t pd' 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。
haoQr)S 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
[[A}MF*@ '^ob3N/Y [ xL#UMvZ>;h for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
+/|t8z FWs /* --------------------------------------------- */
upefjwm vector < int *> vp( 10 );
Bf+7;4- transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
svj0;x5 /* --------------------------------------------- */
Ns#R`WG) sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
UWIw/(Mv/] /* --------------------------------------------- */
l0@+&Xj int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
7]pi .1i /* --------------------------------------------- */
mWiX@#, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
f~-Ipq;F /* --------------------------------------------- */
] IeyJ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
VqBb=1r%o7 KOYcT'J@vR Nt/#Qu2#br kW.it5Z# 看了之后,我们可以思考一些问题:
M_ii 1._1, _2是什么?
4PDxmH]y 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。
? 1
~C`I; 2._1 = 1是在做什么?
` Clh; 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。
])D39 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。
79G& 0 P\ 6ntduXeNVh 3 6-Sw 三. 动工
g|V md 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
w^N3Ma s;!Tz) p)y'a+|7 -V'h>K template < typename T >
(I0QwB class assignment
am(jmf:: {
]<g`rR7} T value;
t/Y)% N public :
}35HKgqX assignment( const T & v) : value(v) {}
s:f%=4-7 template < typename T2 >
)a0%62 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
SO8b~N } ;
m{{8#@g F?*ko, XmI63W* 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
yf@DaIG 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Unc_e )D>= \Me #a|.cm>6 alz2F.%Y class holder
4pG!m&4]ze {
n"dYN3dE public :
J0V\_ja- template < typename T >
hJkF-yW assignment < T > operator = ( const T & t) const
YIZ+BVa {
h&O8e;S# return assignment < T > (t);
2/4,iu(T`c }
C)v*L#{% } ;
HHXm
4}!;< MzX4/*ba 8-uRn38 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:
Y>i5ubR~ 6>R|B?I% static holder _1;
9aKt (g6 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
R\^XF8n6/ ml\2%07 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
H%^j yGS 而不用手动写一个函数对象。
c$AwJhl^] 3Sh#7"K3 aZBb@~Y gK+/wTQ% 四. 问题分析
BMxe)izT; 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。
H){lXR/#u 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。
)"4v0dv 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
*p=a-s5- 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
2Pz)vnV" 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Trz41g TF7~eyLg 五. 问题1:一致性
REc+@;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?|
R}J}Qb 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
X\
bXat+ H(,D5y`k1 struct holder
9W+RUh^W {
KE*8Y4#9 //
7,:$, bL template < typename T >
9Atnnx]n T & operator ()( const T & r) const
NR|t~C+ {
O=2SDuBZ return (T & )r;
sBV})8]KM }
JrgpDZ
} ;
3Lw&HtH GT3?)g{Z 这样的话assignment也必须相应改动:
4ht+u
RI</T3%~ template < typename Left, typename Right >
+q-/~G' class assignment
9fQFsI {
3sF^6<E Left l;
hCFgZiH2 Right r;
[8$K i$; public :
@M_p3[c\ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
"CcdwWM template < typename T2 >
>Ndck2@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
#cdrobJ } ;
~;uc@GGo m2h@* 同时,holder的operator=也需要改动:
*%;+3SV RwyRPc_ template < typename T >
`Eq~W@';Q0 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
MeMSF8zSQ {
NPY\ >pf return assignment < holder, T > ( * this , t);
f&ri=VJY\T }
U2TR>0l (m%A>e
B 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
k 3S 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
I2G:jMPy 4t e QG return l(rhs) = r;
bWEti}kW 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
;I@@PUnR 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
RP|/rd]-k \#O}K template < typename Tp >
guc[du class constant_t
\Jy/
a- {
}?KfL$@$ const Tp t;
]sL)[o public :
K#_x.:<J constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
ecIZ+G)k template < typename T >
& Y Y^Bd# const Tp & operator ()( const T & r) const
!wNj;ST* {
_j Ck)3KO return t;
>.4mAO }
\!Cc[n(f# } ;
!eE;MaS> >xB[k-C4 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
"Di8MMGOY 下面就可以修改holder的operator=了
fqp!^-!X %ok??_}$}q template < typename T >
_G0_<WH6 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
!${7 )=|=1 {
o.|P7{v} return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
'2X6>6`w }
#|R#/Yc@Bv Tt\h#E 同时也要修改assignment的operator()
SSo7
U 9?J
3G,& template < typename T2 >
_`- trE. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
,C97|6rC 现在代码看起来就很一致了。
Md[M}d8 jqv"8S5 六. 问题2:链式操作
CaE1h9 现在让我们来看看如何处理链式操作。
b;k3B7< 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。
:plN<8 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。
4Fs5@@>X 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。
RM|2PG1m 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
l>){cI/D# '^10sf`" template < typename T >
YDxEWK< struct result_1
1r?hRJ:' {
0+dc typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
J<;@RK,c_ } ;
d":GsI?3 U_[<,JE 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:
l2Pry'3 aP&bW))CI template < typename T >
8gn12._x struct ref
d.3cd40Q {
@]F1J typedef T & reference;
cN3!wE } ;
CyXFuk!R template < typename T >
'nRoa7v( struct ref < T &>
0 *^>/* {
EJ@&vuDd$ typedef T & reference;
J1UG},-h } ;
50jZu'z: #AO?<L 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
0(|Yy/Yq rHaj~s 4 template < typename T >
)sZJH9[K typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
!%X#;{ {
:tf'Gw6v return l(t) = r(t);
6m$lK%P{1 }
MP_LdJM1E 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。
&m=73RN 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
j[Q9_0R~lR `~k`m{4.a 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
6Q*Zy[= _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
*YO^+]nmY _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
sD ,=_q@ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
-\[H>)z]RB 最后的布局是:
QCAoL.v Add
aDZ,9} / \
@i <vlHpl Divide 5
FKBI.}A?!' / \
PrqyJ _1 3
z; Jz^m- 似乎一切都解决了?不。
9y+0Zj+. 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。
38E
%]*5F 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。
O;lGh1. 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:
WRov7 ISHzlEY template < typename Right >
fW=vN0Z assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
c]%~X&Tg` Right & rt) const
w<&R|= 93 {
K;Fs5|gFU return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
lW|`8ykp }
CC
B' 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
x:$ xtu 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。
8AQ__&nT 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。
wQ9?Z.-$ 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。
nq5qUErew 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。
U!i1~)s 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?
]_(J8v 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:
uL{CUt
/*2)|2w template < class Action >
IqAML|C class picker : public Action
[9^lAhX {
("KtJ public :
Bwl@Muw picker( const Action & act) : Action(act) {}
6UKZ0~R // all the operator overloaded
Jo''yrJpB } ;
Ji4JP0
{n\Ai3F- 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。
f]48-X,^6 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:
43?uTnX/ M;LR$'cP template < typename Right >
@1N.;]| picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
=}g-N)^ {
i_(6}Y& return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
3O*^[$vM }
&u2H^ j xn=#4:f Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
%uw7sGz\ 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。
&WNIL13DK fE"-W{M template < typename T > struct picker_maker
_#K?yP? {
hVIv-> typedef picker < constant_t < T > > result;
=m;,?("7t3 } ;
$0Ys{m template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
\ `;1[m {
;,/4Ry22j- typedef picker < T > result;
0^vz /y1c } ;
Lpohc4d[V *,|x
p 下面总的结构就有了:
rf+Z0C0WYi functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
hdeI/4 B picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
`ZU]eAV picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
iNr&; 至此链式操作完美实现。
,N1pw w? E7q,6f3@r H<3:1*E 七. 问题3
K0~=9/ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
^8KxU SQ&}18Z~ template < typename T1, typename T2 >
iURSYR ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mUy>w {
OS-k_l L return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
f0879(,i }
U(gYx@ (mplo|> 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
~O~iP8T EW`3$J; template < typename T1, typename T2 >
}
m"':f struct result_2
++n_$Qug {
xR8y"CpE typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
~ mz X1[ } ;
=h xyR; #jJ0Mxg 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
ZUD{V 这个差事就留给了holder自己。
P?^%i osc A\r
//0Y#" template < int Order >
:k-@w5( class holder;
g/(BV7V template <>
*eGG6$I class holder < 1 >
Zv2]X- {
G5%k.IRz public :
_0BQnzC= template < typename T >
2}XxRJ0
struct result_1
c/^l2CJ0 {
4
|bu= T typedef T & result;
Y9I|s{~ } ;
h^v#?3.@ template < typename T1, typename T2 >
Ii#+JY0k struct result_2
l$[,V:N {
1]9l
SE!E7 typedef T1 & result;
#0?3RP } ;
p2U6B template < typename T >
"[-W(= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
n0G@BE1Y= {
4V;-*: return (T & )r;
U{qwhz( }
k{O bm
g template < typename T1, typename T2 >
kZhd^H. typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
IwBO#HR~) {
D<:zw/IRE return (T1 & )r1;
X,c`,B03 }
"_2;+@+ } ;
M)U)Sc zHO (>,b5g template <>
>6Jz=N, class holder < 2 >
;O|u`fAqT {
Rn`DUYg public :
9R">l5u template < typename T >
4 L
5$=V struct result_1
JP(0/?Q {
| #b/EA9 typedef T & result;
qQIX:HWDKZ } ;
r&ys?@+G template < typename T1, typename T2 >
VoQhzp6& struct result_2
ty:{e]e {
.s?^y+e_ typedef T2 & result;
x0%yz+i{: } ;
$d,/(*Y#- template < typename T >
pFV~1W: typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
uH(M@7"6_! {
|Qb@. return (T & )r;
oIQ$98 M }
K"hnGYt? template < typename T1, typename T2 >
4'tY1d typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
]omBq<ox'Y {
p>f?Rw_ return (T2 & )r2;
z_=V6MDM }
)||CU]"b? } ;
H:
;XU $Yp.BE<} -r]L MQ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
|lk:(~DM 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
x<OVtAUB 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
\.+:yV<$ ;)SWwhQ return l(i, j) = r(i, j);
Bj"fUI!dK 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
-%Ce =diGuIB return ( int & )i;
rg=Ym. return ( int & )j;
K`j:F>b 最后执行i = j;
$~j9{*]5 可见,参数被正确的选择了。
IxG7eX! g3yZi7b5FU Gm3`/!r B#}EYY mxu !$wx 八. 中期总结
uHRxV"@}[1 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:
"c?31$6 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
lgD% 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
t@a&& 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
:t;i2Ck -3y V#+F*w?&D VS!v7-_N5 kBnb9'.A1 Rlm28 九. 简化
HuKOb4g 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
g$vOWSI+ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
|/$954Hr#< 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
(uy\~Zb 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
&Nw|(z&$ +-*/&|^等
bE@Eiac 2. 返回引用。
.TDg`O24c, =,各种复合赋值等
YXh!+} 3. 返回固定类型。
f"NWv! 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
SG1AYUs
V 4. 原样返回。
9qB4\ONXZ operator,
1C]BaPbL 5. 返回解引用的类型。
J\p-5[E operator*(单目)
B/^o$i 6. 返回地址。
H0yM`7[y operator&(单目)
e
'F:LMX 7. 下表访问返回类型。
sY?wQ: operator[]
rx@i.+ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
!,rF(pz operator<<和operator>>
D~|q^Ms,% 5*Qzw[[= OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
Y7 K2@257 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
k7L4~W rz2,42H] template < typename Left >
jGo\_O<of struct value_return
U!K#g_} {
QUfF>,[sv template < typename T >
W7@Vma` struct result_1
%`\Qtsape {
#JY> typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
"3|OB, <;: } ;
-j:yE Z4Oy GU 9p'E template < typename T1, typename T2 >
.2_xTt struct result_2
LyR<cd$W {
A:(qF.Tm typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
QFoCi& } ;
tA'5ufj*: } ;
.I $+
E lz1cLl
m -)KNsW 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
opu)9]`z rOj(THoc{ 下面我们来剥离functor中的operator()
F g'{K%t4 首先operator里面的代码全是下面的形式:
g[~J107%A h0$ \JXk return l(t) op r(t)
~r'ApeI9 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
='C;^
Bk return op l(t)
@`Dh7Q return op l(t1, t2)
IG2z3(j return l(t) op
86dz Jh return l(t1, t2) op
B(6*U~Kn% return l(t)[r(t)]
.|TF /b] return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
ZP&iy$<L /TIt-c 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
t("koA=. 单目: return f(l(t), r(t));
'?fGI3b~/ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
(v:8p!QN 双目: return f(l(t));
C7}iwklcsa return f(l(t1, t2));
PI,2b(`h_ 下面就是f的实现,以operator/为例
Ml{4)%~Y7f IjQgmS~G struct meta_divide
A`>^A]% {
=^l`c$G< template < typename T1, typename T2 >
lH@goh static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Gl6:2 {
]"YXa~b return t1 / t2;
w{;~ }
|lu@rN } ;
=}u?1~V i.eMrzJ| 这个工作可以让宏来做:
y&\t72C$Fi sb1tQ=u[ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Ox)_7A template < typename T1, typename T2 > \
xo n^=Wo; static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
c?GV 以后可以直接用
f.E{s*z> DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
!1]jk(Z 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
s$0dLEa9 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
X &G]ci JRE\R&>g ]=/?Ooh 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
Tn(uH17 /+. m.TF template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
0 N0< 4b class unary_op : public Rettype
O#>,vf$ {
:!fY;c? Left l;
1]A\@( public :
"d
M-3o< unary_op( const Left & l) : l(l) {}
|<y1<O>F [(.lfa P template < typename T >
f'`y-]"V5) typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Mpk7$=hjc {
a"Ly9ovW return FuncType::execute(l(t));
O0bOv S }
)|5mW =KD[#au6a template < typename T1, typename T2 >
t#-4edB, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+Q[SddI {
M-F{I%Vx return FuncType::execute(l(t1, t2));
KF!d? }
l2wu>Ar7. } ;
300[2}Y] 9+.3GRt7 /c4$m3?] 同样还可以申明一个binary_op
p!<PRms@ )oM%
N template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
(l(d0g&p> class binary_op : public Rettype
|Vu`-L'Jz {
ORXH<;^0y Left l;
]XL=S|tIq Right r;
C{G%"q public :
Imyw-8/; binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8|+@A1)&4 LA(/UA3Izd template < typename T >
kK0zb{ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9'|_1Q.b^ {
J%!vhQ return FuncType::execute(l(t), r(t));
')2LP;( }
q%)."10}] ltkA7dUbu template < typename T1, typename T2 >
1$:O9{F typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mQ<Vwx0 {
i~5'bSqc return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
=Pp-9<&S }
60D6UW } ;
&b-&0rTqz !2/o]_K@+ zU4*FXt 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
,XN4Iy#BZl 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
vo~Qo;m DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
w7\
\m9 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
N%=,S?b 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
KmqgP`Cu 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
d*@K5?O. 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
F+W{R+6 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
CE|
*&G 下面是修改过的unary_op
O>"
|5wj 8hSw4S"$ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
7x*C`
Et<x class unary_op
p`!<yq2_ {
z$(`{
o%a Left l;
-afNiNiY |f$gQI!XW public :
]9wTAb |F qujZz unary_op( const Left & l) : l(l) {}
?dk)2 |ss4pN0X template < typename T >
[EQTrr(
D struct result_1
rV*Ri~Vx {
`?d`
#)Ck typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
?-<>he } ;
R[QBFL< )L_@l5l template < typename T1, typename T2 >
OhM_{]* struct result_2
tvUC d} {
{T0Au{88H typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
lj+&3<E } ;
&F*eo`o}6 {rygIl{V template < typename T1, typename T2 >
'+*'sQvH[ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x}{O9LiR {
o}52Qio return OpClass::execute(lt(t1, t2));
~Ds3-#mMy }
{qs>yQ6a:- 3aJYl3:0B template < typename T >
}5Km \OI typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@jZ1WHS_a {
fOP3`G^\ return OpClass::execute(lt(t));
\GK]6VW }
w5t|C> .B!
Z0 } ;
8RS@YO @R`Ao9n9V 0])[\O`j 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
8}Q2!,9Q 好啦,现在才真正完美了。
bH%d* 现在在picker里面就可以这么添加了:
S2#@j#\ aeEio;G1 template < typename Right >
R\x3'([A5 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
#f_. {
02YmV% return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
E7I$GD }
IUD@Kf]S 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
[&lH[:Y# o;OEb >^ E*7Bfp n-OQCz9Xl j&q%@%Gm 十. bind
H6lZ<R{= 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
+.uQToqy 先来分析一下一段例子
TrQUhmS/! ~CHVU3 \AB)L{ int foo( int x, int y) { return x - y;}
nUCOHVI7 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
^3QJv{)Q bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
{9cjitl 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
J"XZnb)E= 我们来写个简单的。
k/)h @K8@ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
N_l_^yD 对于函数对象类的版本:
E=]|v+#~ ss`Sl$ template < typename Func >
RP k'1nD struct functor_trait
B'b OK`p {
bzECNi5^ typedef typename Func::result_type result_type;
=}Yz[-I } ;
VDiW9] 对于无参数函数的版本:
p@oz[017/J b&9~F6aM template < typename Ret >
StiWa<"c struct functor_trait < Ret ( * )() >
[n3@*)q's {
D J7U6{KLq typedef Ret result_type;
s?
2ikJq } ;
hV
fANbs 对于单参数函数的版本:
@E>I<j,D !x") uYf template < typename Ret, typename V1 >
=VV><^uzdY struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
2G_]Y8 {
MHA_b^7? typedef Ret result_type;
7j88^59 } ;
thE9fr/ 对于双参数函数的版本:
K87yQOjPv F?qg?1vB| template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
s(r4m/ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
'($$-P\/ {
*JZlG%z typedef Ret result_type;
ZVrZkd` } ;
8d&%H, 等等。。。
}hcY5E-n 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
_ER. AKY `A- template < typename Func >
JoD@e[( struct func_return
[$#G|> x {
?P/73p template < typename T >
5kojh _\ struct result_1
TIK'A< {
#$}A$ sm typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
!lBK!'0 } ;
7}`FXB A r<!F/ template < typename T1, typename T2 >
ex66GJQe1 struct result_2
DVDzYR**4 {
$)d34JM typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Mh{>#Gs } ;
R@U4Ae{+ } ;
AJ)&+H ;s -@m< p6ryUJc6 最后一个单参数binder就很容易写出来了
45OAJ?N nYe:$t3F= template < typename Func, typename aPicker >
DWN9_*{ class binder_1
ncTMcu {
R`B} T<* Func fn;
+,TrJg aPicker pk;
RE1M4UV. public :
)JJF}m= vin3
i&k template < typename T >
#)3 B struct result_1
"2p\/VfA {
~wO-Hgd typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
p|@#IoA/e } ;
N|3#pHm@ }$
Kd-cj+ template < typename T1, typename T2 >
CTxP3a9] struct result_2
ae](=OQ {
/Z[HU{4 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
/rky } ;
:zNNtv iA A6 `a binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
cIcu=U Ul}<@d9: B template < typename T >
WdB\n/BWB typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ZT8LMPC {
X~SNkM return fn(pk(t));
JpxQS~VX }
GRaU]Z]ck template < typename T1, typename T2 >
dGz4`1(> typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]wi0qc2{ {
mI]gDL1 return fn(pk(t1, t2));
5"X@<;H% }
d24_,o\_ } ;
?'tRu !~ >(.Y%$9"E 7|GSs= 一目了然不是么?
qw>vu7/z 最后实现bind
Uv652DC IW-|"5?9' 96P&+ template < typename Func, typename aPicker >
2+Oz$9`. picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
9hh~u
-8L {
i0zrXaKV return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
tU *`X(; }
!Ce!D0Tx .2s^8 g O 2个以上参数的bind可以同理实现。
UtQCTNjC{ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
PB!XApTb y,bDi9*| 十一. phoenix
:8HVq*itS Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
{m@tt{% D@:'*Z( for_each(v.begin(), v.end(),
;8^(Z (
u?H.Z do_
=LGSywWM9 [
67
~p n cout << _1 << " , "
>#Xz~xI/I ]
%(W8WLz} .while_( -- _1),
*)Cr1d k cout << var( " \n " )
B*w]yL( )
p1K]m>Y{? );
ei{tW3
H$ 5&O%0`t 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:
z(EpJK=`_ 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
/7fd"U$Lh operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
l(}MM|ka 那么我们就照着这个思路来实现吧:
pOh<I{r1 e`q*'u1? =Y5m% ,Bq template < typename Cond, typename Actor >
@LSh=o+ class do_while
=\oL'>q {
#dD0vYT&od Cond cd;
%QEyvl4 Actor act;
L]u^$=rI public :
M&<qGV$A template < typename T >
Px9 K struct result_1
E|+<m! {
%g{)K)$,ui typedef int result_type;
yn_. } ;
M_>kefr >/lB%<$/ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Y_EEnx&>i DEt!/a{X template < typename T >
z[myf]@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%5DM ew {
e-[PuJ do
SynRi/BRmw {
qxsHhyB_n; act(t);
BW}M/ }
r4DHALu#) while (cd(t));
qvK/} return 0 ;
!n P4S)A }
?Zsh\^k.g } ;
^8J`*R8CL *Ms"{+C IkjJqz 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
6}!1a?X 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。
nMfR<%r 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。
}6<5mq)% 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。
G_,9h!e 下面就是产生这个functor的类:
6-0sBB9=u I,`;#Q)nx HtiIg a 7 template < typename Actor >
KfYU.Q class do_while_actor
q-ko)] {
he:z9EG} Actor act;
Xo]2iQy public :
<lWj-+m do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
} .Z` /BD'{tZ]Sl template < typename Cond >
gIusp917 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
0@{0#W3R } ;
*Uj;a. k0#s{<I]E h]+;"v6 / 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
\E<Qi3W>* 最后,是那个do_
i/H;4#Bz gmgri >]xW{71F@ class do_while_invoker
tHHJ|4C {
@"1Z;.S8V public :
EP>Lh7E9n template < typename Actor >
('U TjV do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
4,Oa(b {
_ DT,iF*6 return do_while_actor < Actor > (act);
dJ Q K|/ }
JbS[(+o } do_;
O9/)_:Wdh &qWB\m 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
-gS9I^ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
P}UxA! 最后来说说怎么处理break和continue
H9_iTGBQ 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。
@ =~k[o 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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