一. 什么是Lambda
bP[/ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Lv"83$^S9 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
w K+2;*bI ?!ig/ufZ ,DjZDw u'C4d6\wS class filler
a]*^uEs {
DRnXo-Aaj public :
-p1arA void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
C o M8 } ;
l40$}!!< 6eBQ9XV LLMkv!%D 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:
Y+N87C< sr\MQ?\fB DmYm~hzJ `i}\k for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
W$&Q.Z 6 B
) ]PFc8qv{ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
fAK ?'%&2M zM }5gQZ'ys' )\e_I\- 二. 战前分析
_ n>0! 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
4xlsdq8`t 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
:p{iBDA f,$CiZ" `4o;Lz~ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
&45.*l|mo /* --------------------------------------------- */
9H<:\-: vector < int *> vp( 10 );
P>H'od transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Av'H(qB\K /* --------------------------------------------- */
4DNZ y2` sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
ecb[m2z /* --------------------------------------------- */
,W#y7t int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
$?GF]BT /* --------------------------------------------- */
zUh(b=, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
D -jew &B /* --------------------------------------------- */
,UP6.C14 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
R'{V&H^Z UY==1\ @U&|38 GV9"8MZ6 看了之后,我们可以思考一些问题:
.sLx6J% 1._1, _2是什么?
au8)G_A 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
sU8D;ML7 2._1 = 1是在做什么?
U;^{uQJ+, 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
3RD Q{&J: Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
.RT5sj\d 5Hr"}|J<8 UkdQ#b1 三. 动工
[~J4:yDd= 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
N9i>81tY d&fENnt?h B!5gD
r4-r
z+x template < typename T >
jj^CW"IB class assignment
Q|0[B4e^: {
m\t
%wr T value;
E$G8- public :
&1I0i[R assignment( const T & v) : value(v) {}
,+JAwII>O template < typename T2 >
;c'jBi5W T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
F8pLA@7[ } ;
g><sZqj8tt W6)A":` "];19]x6q 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
ie_wJ=s 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
|HL1.;1 /g_}5s-Z 6Us#4 v, ]6%| L class holder
3A+d8fwi {
`527vK
6 public :
dkXK0k template < typename T >
7==Uoy*O assignment < T > operator = ( const T & t) const
4g6d6~098; {
eX=W+&lj return assignment < T > (t);
DukCXyB*l }
?(mlt"tPk } ;
-O ej6sILO ?&Lb6(}e /JvNJ
f 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:
kY*D s; Pp}j=$&j\ static holder _1;
`=FfzL Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
X&K1>dgWP $FD0MrB_+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
P'g$F<~V 而不用手动写一个函数对象。
!#>{..}}3
_xbVAI4 3D\I#g lc*<UZR 四. 问题分析
aK,G6y 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。
P2lj#aQLS 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。
:imp~~L; 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
wp} PQw: 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
rHP5;j<] 下面我们可以对这几个问题进行分析。
chxO*G ,l~i|_ 五. 问题1:一致性
$oh}!Smt 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
{|
Tl3 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
]/U)<{6 :V8 \^ struct holder
Ix}:!L {
Jz3u r)| //
Og^b'Kx/ template < typename T >
`,xKK+~YG- T & operator ()( const T & r) const
gi~*1RIel; {
]mYY1%H8M return (T & )r;
'H97D-86/ }
>d_O0a*W- } ;
aQcJjF5x oKzLt 这样的话assignment也必须相应改动:
@q|I$'K]x p*vEVo template < typename Left, typename Right >
b]@^SN9 class assignment
INi(G-!g {
/-1[}h%U' Left l;
rIy,gZr.U Right r;
^xFZ;Yf public :
8nNRn[oS assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
W*N^G p@ template < typename T2 >
=`u4xa#m T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
06L/i, } ;
,|}Pof=]xk &_G^=Nc,H 同时,holder的operator=也需要改动:
81`-xVd ;j S~0R template < typename T >
A[^fG_l4 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
?9.SwIxU& {
*GD?d2.6j return assignment < holder, T > ( * this , t);
R0AVAUG }
<w<&,xM ~^
Q`dJL 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。
hj s[$,1 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
{|a= r+ k5Bk' return l(rhs) = r;
9*U3uyPi 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。
Yq}(O<ol 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
$3w a%" +O2T% template < typename Tp >
@LqLtr@A class constant_t
L^!E4[ ^4 {
a}EO7tcg, const Tp t;
1UT&kD!si public :
zq _*)V constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
iW9G0Ay template < typename T >
'+JU(x{CCl const Tp & operator ()( const T & r) const
M |6l {
B^Fe.t y return t;
1>|2B&_^ }
5Z@OgR } ;
#Fm, mO$v \%g#
__\ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
XcD$xFDZ 下面就可以修改holder的operator=了
-YPUrU[) :/A3l=}iV template < typename T >
EA) K"C assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
B=8],_ {
+O8rjVg) return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
`2.[8%6 }
krnxM7y _vr>-:G 同时也要修改assignment的operator()
;Hk{bz( Y|stxeOC template < typename T2 >
H$^IT# T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
-T$%MX 现在代码看起来就很一致了。
)!+~q!A j]~;|V5Z 六. 问题2:链式操作
nJC/yS| 现在让我们来看看如何处理链式操作。
6R1}fdHvP 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。
8&t3a+8l 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。
*.qm+#8W 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。
$q%r}Cdg 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
^}8qPBz ;n`SF~CU template < typename T >
Ti:PKpc struct result_1
K8,Q^!5]" {
.ww~'5b0 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
2<q.LQ}< } ;
41dB4Td5t :QGgtTEV"" 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
vVBu/) M ^S <G template < typename T >
:rR)rj' struct ref
v!~tX*q {
AYb-BaIc typedef T & reference;
a/p}
?!\ } ;
}JPLhr|d^ template < typename T >
gn,D9d+ struct ref < T &>
&BxDS
. {
p$.m=+K~ typedef T & reference;
_/xA5/V } ;
awu18(;J \7]0vG 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
0;6eSmF l4:B( template < typename T >
tr?U/YG typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
;D'6sd" {
>x'R7z23 return l(t) = r(t);
N5K\h}'% }
Z8 eB5!$ 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。
csK;GSp} 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Qze.1h 3&`LVhx 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
fD:BKJQ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
L"[2[p _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
L/*D5k%J +5 调用divide的对象返回一个add对象。
=2J^
'7 最后的布局是:
7H=V|Btnc Add
9:9gam / \
3:wN^!A}ve Divide 5
C6` Tck! / \
UmEc")3 _1 3
b;xn0sDn# 似乎一切都解决了?不。
j3=%J5< 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。
dBRK6hFC 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。
)wqG^yv 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:
^L4"X~eM Rq`d I~5!b template < typename Right >
yX7P5c. assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
kD*r@s]= Right & rt) const
.30eO_msK {
1buVV]*~ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
tXXnHEz }
]Y;5U 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
*TyLB&<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。
!
mb<z^>5 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。
^jYE4gHM 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。
Q h~ 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&'Vd@ 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?
'Bx"i 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:
,::f?
Gc7j (baBi9<P= template < class Action >
e|1.-P@ class picker : public Action
Ah:d2*SR4 {
[ikW3 '99, public :
yt+d
f0l picker( const Action & act) : Action(act) {}
[x[nTIg // all the operator overloaded
;)Fc@OXN> } ;
W @
?* ~ Fswr @du 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。
K3dg.>O 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:
WzhY4"p _ci8!PP template < typename Right >
GtLnh~) picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
a1dkB"Zp.p {
2I$-&c] return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
O=
84ZP% }
qbx}9pp}g _=YHO. Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
2'U+QK@ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
&zV;p @V =HY template < typename T > struct picker_maker
5c
($~EFr {
X+KQ%Efo typedef picker < constant_t < T > > result;
v{8W+ } ;
NTV@, template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
CaB@,L {
S; Fj9\2)I typedef picker < T > result;
B`w@Xk'D } ;
pq +~| >(He,o@M 下面总的结构就有了:
i87+9X
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。
W&=F<n` 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。
ab8F\%y-8 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
;d<RPVE: 至此链式操作完美实现。
kO}QOL4 |%$mN{ {Rtl<W0 七. 问题3
2fFGS.l 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。
(@i2a ItxC}qT template < typename T1, typename T2 >
tlyDXB~+ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dV7~C@k6k8 {
ydMfV- return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Nhrh>x[wJ }
hZtJ LY 1X-fiQJe 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:
G[lNgVbU@ C^ 1;r9 template < typename T1, typename T2 >
<IwfiI3y struct result_2
%Z-B{I( {
=bh.V@* typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
~]78R!HJ } ;
<G60R^o DAVgP7h' 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?
^3lEfI<pBm 这个差事就留给了holder自己。
!Ct'H1J- 94'0X D:#e;K template < int Order >
' }T6dS class holder;
wvz_)bN~A template <>
cr>"LAi class holder < 1 >
R4AKp1Y {
Sp\
7 public :
{GhM,-%e template < typename T >
!b{7gUjyI struct result_1
:<PwG]LO {
[DSD[[
z[ typedef T & result;
S*' } ;
7q@>d(xho template < typename T1, typename T2 >
b
|JM4jgK struct result_2
ZnZ`/zNO {
Sr4/8BZ typedef T1 & result;
~ L?q.*q } ;
!9g>/9h template < typename T >
~9JLqN" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
HOb0\X {
dU.H9\p return (T & )r;
}gtkO& }
IgNL1KRD template < typename T1, typename T2 >
dFzlcKFFD typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
M&ec%<lM {
]#P>wW return (T1 & )r1;
Y N*"q'Yz_ }
H q."_i{I } ;
-iySU 6 vJfj1 f template <>
pa2cM%48 class holder < 2 >
~O~R,h> {
U( (F< public :
-J(93@X9 template < typename T >
'Ej&zh struct result_1
b Fwc > {
<,huajQs typedef T & result;
zOT(>1' } ;
u
4$$0 ` template < typename T1, typename T2 >
hM~zO1XW struct result_2
gQlL0jAV {
"FH03
9 typedef T2 & result;
#n6<jF1G } ;
gF8n{b template < typename T >
Pj7n_&*/ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
RJ~I?{yR0[ {
[.LbX`K: return (T & )r;
qIg^R@ }
sY@x(qkIOc template < typename T1, typename T2 >
b5Vn _;V* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
lbnH|;`$]m {
G !;<#|a return (T2 & )r2;
5|Hz$oU }
rFU|oDF } ;
/p7-D; vj4n=F,Z WN9K*Tt~o& 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> >。
C
]+J 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
| x/Z
qY 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
MNVOlo A m+'vrxTY return l(i, j) = r(i, j);
!)+8:8H' 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
3%DDN\q\u " twq#Alx return ( int & )i;
\K%A}gnHe return ( int & )j;
s2;b-0 最后执行i = j;
_S3qPPo3l] 可见,参数被正确的选择了。
=.yKl*WV{ %2z]2@ 0zr Zrl 2-x#|9
Y=tx
kN 八. 中期总结
*Rj(~Q/t 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:
sJB::6+1(| 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
*\T
]Z&E" 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
FCPiU3 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
(|_N2R! }RN&w]< $*z>t*{7 #t?tt,nc} j/PNi@ iw?*Wp25 九. 简化
3lT>C'qq 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
UCL aCt - 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
cr"AK"TQ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
g1B[RSWv 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
'/v@q]! +-*/&|^等
@WfX{485 2. 返回引用。
1GI/gc\ =,各种复合赋值等
k.("<) 3. 返回固定类型。
1:VbbOu->V 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
TaTs-]4 4. 原样返回。
kZJ.G operator,
)ND%MYJSq 5. 返回解引用的类型。
g}Esj"7 operator*(单目)
i{5,mS& 6. 返回地址。
ncCgc5uP operator&(单目)
x9s1AzM{ 7. 下表访问返回类型。
YMfjTt@Q operator[]
'98 0. 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
NB[(O# operator<<和operator>>
L-QzC<[F/ ;!H|0sv OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
TX7]$Wj 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
M->$'Zgh` AV:P/M^B template < typename Left >
5\\a49k.p struct value_return
Uf<hzP {
5^7q
2". template < typename T >
l-G] jXu struct result_1
dzn[4 {
C=uYX" typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
FEzjP$ } ;
ubZcpqm?Q #CY Dh8X<i template < typename T1, typename T2 >
d]<S/D'i struct result_2
7GVI={b {
Z[pMlg6Z typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
/Xo8 kC } ;
">D7wX,.> } ;
ERQc1G]3Dd j!;y!g qTD^Vz
V 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
]31UA>/TI Ccx1#^` 下面我们来剥离functor中的operator()
?N/6m 首先operator里面的代码全是下面的形式:
1?j['~aE @x@*= return l(t) op r(t)
Fo@cz"% return l(t1, t2) op r(t1, t2)
_0: }"!Gq return op l(t)
S#wy+* return op l(t1, t2)
kvo V?<! return l(t) op
N+M^e`H return l(t1, t2) op
MzudCMF return l(t)[r(t)]
n13#}i{tm return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
"x
P2GZ 1*o=I-nOa 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:
H:jx_ 单目: return f(l(t), r(t));
{ICW"Rlcs return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
d?Y|w3lB 双目: return f(l(t));
EBl? oN7E return f(l(t1, t2));
KqNbIw*sR 下面就是f的实现,以operator/为例
]1k"'XG4, jQIb :\0# struct meta_divide
zIE{U {
TC$)::C1 template < typename T1, typename T2 >
U1!#TD)@ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
<yq
kJ {
4'
MmT' return t1 / t2;
-xk.wWpV }
|1[3RnGS } ;
UBZ37P mtunD;_Dek 这个工作可以让宏来做:
2MQ
XtK bxrT[] #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
N(W;\>P template < typename T1, typename T2 > \
X@j.$0eK static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
k6b0&il 以后可以直接用
@V>BG8Y DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
jF r[T 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
d%wy@h (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
2/ES.>K!. <RaM@E ZJ
Ke}F`l 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
N">4I) k(bDj[0q^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
psaPrE class unary_op : public Rettype
;)'@kzi {
a6<UMJ Left l;
&uMx*TTY public :
d)yu`U unary_op( const Left & l) : l(l) {}
iXsX@ S^F <jwQ&fm)/R template < typename T >
"7X[@xX@ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RcG
1J7#i {
4[VW~x07 return FuncType::execute(l(t));
*?v_AZ }
%/:0x:ns
}\$CU
N template < typename T1, typename T2 >
4J9VdEKk typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)4tOTi[ {
Z,Z4Sp return FuncType::execute(l(t1, t2));
>=+:lD }
`k]2*$% } ;
cKM#0dq )d$FFTH 5z~O3QX 同样还可以申明一个binary_op
)nM<qaI{ XTro;R=# template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
_yN&+]c class binary_op : public Rettype
hq|I%>y {
hzcSKRm Left l;
A6Vb'Gqv{ Right r;
S8Ec.]T public :
km,I75o. binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
GVK c4HGt C4H$w:bVk template < typename T >
bCL/"OB typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
KKcajN {
h; "pAE return FuncType::execute(l(t), r(t));
/a7N:Z_Bz }
iz-B)^8. 7RZ HU+ template < typename T1, typename T2 >
#
H)\ts typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3o^~6A {
"969F(S$ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
$No^\.mV }
|QHIB?C?` } ;
zb,YYE1 nIEIb.- 1/tyne=m 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
uGU-MC* 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
ZuNUha&a DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
lKBI3oYn 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
E@J}(76VS 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
"UUoT 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
ecMpU8}rR 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
@>q4hYF 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
cyH=LjgJf 下面是修改过的unary_op
>uP1k.z'I |<2<`3 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
OIY class unary_op
j*_>/gi {
RHu4cK!5 Left l;
IO{iQ-Mg _+ERX[i public :
x }.&?m jP31K{G? unary_op( const Left & l) : l(l) {}
l{8t;!2t Ij?Qs{V template < typename T >
S9E<)L struct result_1
nkkUby9 {
q22@ZRw typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
bC,SE*F\ } ;
`,s0^?_ c|F2 6$rv template < typename T1, typename T2 >
49Hgq/uO struct result_2
d(q2gd@ {
F>
b<t.yV typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
98I m/v } ;
Q(BM0n)f vpP8'f. template < typename T1, typename T2 >
=/kT| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]ZS/9 $ {
4`p[t;q return OpClass::execute(lt(t1, t2));
bJB*w }
ksV^Y=] lTZcbaO?] template < typename T >
7!q.MOYm typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I{7Hz{ {
2l}3L return OpClass::execute(lt(t));
5[A4K%EL }
|$`I1
, R $ZZ4 } ;
}^ZPah +f\r?8s }O8#4-E_Ji 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
N=;VS- 好啦,现在才真正完美了。
c59l/qoz 现在在picker里面就可以这么添加了:
w6.J&O J-Wphc!m template < typename Right >
NplkhgSj picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
+$D~?sk {
h9j/mUwV return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
"kkZK=}Nv }
~MW_=6U 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。
E{E%nXR) `YPNVm<3) z=a{;1A av}pT)]\
X]v.Yk=wu 十. bind
v`9n'+h-c6 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。
j:J{m0 先来分析一下一段例子
nnBl:p>< k "~aCW~ M;F&Ix int foo( int x, int y) { return x - y;}
y3pr(w9A bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
s(M8 Y bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
zIgD R 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。
kV3Zt@+ 我们来写个简单的。
or..e 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
9UeK}Rl^n 对于函数对象类的版本:
tS&rR0<OW $.-\2;U template < typename Func >
3*$)9' struct functor_trait
,MdK "Qa> {
VJ$UpqVm typedef typename Func::result_type result_type;
rg{|/ ;imT } ;
ay,E!G&H 对于无参数函数的版本:
0s8w)%4$ [_?dp aTt template < typename Ret >
h?ZxS struct functor_trait < Ret ( * )() >
`+O7IyTMA {
U#U nM,3% typedef Ret result_type;
dSm; e_s } ;
Q`7.-di 对于单参数函数的版本:
O6$d@r;EK] x)Ls(Xh+g template < typename Ret, typename V1 >
#DFfySH)A struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
_}(ej&'f {
CDTM<0`% typedef Ret result_type;
dCkk5&2n } ;
'lD"{^ 对于双参数函数的版本:
`c~J&@| /"%(i#<)xs template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
YB1uudW9 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
>2w^dI2 {
).b,KSi typedef Ret result_type;
Dw6mSsC/ } ;
f Nnemn@> 等等。。。
QZs ]'*=# 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
>MeM A%$ZB9#zQ template < typename Func >
A\v(!yg struct func_return
mWPA]g( {
o6[aP[~F template < typename T >
-x?I6>{ struct result_1
zZax![Z {
b,Vg3BS typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
',Q|g^rF] } ;
?\.aq
p1B jJK`+J,i}X template < typename T1, typename T2 >
M)JKe!0ad1 struct result_2
]'iOV-2^' {
GF=rGn@,)` typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
hvO } ;
RU_wr< } ;
AYP*J 9$[PAjwk v?=y9lEH@% 最后一个单参数binder就很容易写出来了
$ rU"Krf67 /eO:1c
template < typename Func, typename aPicker >
hE|W%~Jx class binder_1
y`|86`
Y {
5u89?-UD Func fn;
[ u.r]\[J aPicker pk;
~>"m`Q&[ public :
UqwU3 # zbAA<f template < typename T >
;LXwW(_6d struct result_1
6B=: P3Y {
&{uj3s&C
typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
L]kd.JJvy } ;
iX|K4.Pz{ {)?:d6" template < typename T1, typename T2 >
^tTASK struct result_2
js..k*j {
a7@':Rb n typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
fFYfb4o } ;
rV_i| 5w+KIHhN| binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
J6[V7R[\ m0Geq. template < typename T >
VchI0KL? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
YLsOA`5X {
j"F?^0aR,Q return fn(pk(t));
?` lD|~ }
e=^^TX`I template < typename T1, typename T2 >
YT`,f*t typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
B%^W$7
q {
hl]q6ZK!6 return fn(pk(t1, t2));
ZQk!Ia7 }
D
0 O^=v| } ;
(hJ&`Tt "P9(k> 1.tAl6] 一目了然不是么?
\47djmG- 最后实现bind
D){my_
/ TtQ'I}7q .0Kc|b=w template < typename Func, typename aPicker >
x:K~?c3 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
{sfA$ d0 {
6Hp+?mmh return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
l+a1 `O }
=(]Z%Q-V g\% Z+Dc 2个以上参数的bind可以同理实现。
F)Iz: 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。
bu9.HvT' z"97AXu 十一. phoenix
} J[Z)u Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
`/O AgV"` #CV]S4/^ for_each(v.begin(), v.end(),
*4ido? (
H76iBJ66 do_
BsU}HuQZQ [
C-@[= cout << _1 << " , "
.P
<3+ ]
4*ZY#7h .while_( -- _1),
5a-x$Qb9 cout << var( " \n " )
s&hr$`V4 )
!Ii[`H );
wRvh/{xB >%ovL8F 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:
:r(dMU3% 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
6w=`0r3hy operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
f14^VTzP/# 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Z5E; FGPb &+n9T?+b 9Ta0Li template < typename Cond, typename Actor >
$AT@r" class do_while
hrm<!uKn {
rlaeqG Cond cd;
Wqkzj^;"G Actor act;
xeL"FzF:V public :
~o>Gm>5!HH template < typename T >
0-uw3U< struct result_1
`%
QvCAR {
nTv}/M& typedef int result_type;
ESNI$[` } ;
*i}X(sfe pB4Uc<e do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
FieDESsX> ^nK<t?KS template < typename T >
@AF<Xp{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=gs-#\% {
s-_D,$ | do
e{7\pQK {
&iInru3 act(t);
fz\Q>u'T }
vjq2(I)u while (cd(t));
'Y /0:) return 0 ;
CVWT>M< }
~W [I } ;
HT6 [Z1 G.H8
><% !uQT4<g 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
{Q3OT 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。
X3\PVsH$K 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
7IkPi?&{ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
!JDr58 下面就是产生这个functor的类:
{2h*NFp a$"nNm D? 7-``J#9= template < typename Actor >
RkE)2q[5 class do_while_actor
_Xt/U>N {
Qz,2PO Actor act;
9F>`M public :
393c |8M do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
l!f_ +lv
x%l(0K template < typename Cond >
=P]Z"Ok picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
.;]WcC<3 } ;
T82 `-bZ hBjU(}\3 #NW+t|E 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
4<i#TCGex3 最后,是那个do_
NX&dJ
6a ?>}p'{I A?H#bRAs class do_while_invoker
8>9Mh!t}(I {
hzsQK_;S public :
WT'-.UX m template < typename Actor >
m$p}cok#+S do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
<= o<lRU {
~_fc=^o return do_while_actor < Actor > (act);
pUHgjwT'U }
@3.Z>KONx } do_;
zMv`<m% ij$NTY=u 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
X"!j_*&ED 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
8"j $=T6;W 最后来说说怎么处理break和continue
KnkmGy 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。
|dgiW"tUm 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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