一. 什么是Lambda
-nM=^i4) 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
l-?B1gd,l 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,
8n_!WDD |%p;4b fjD/<`}v \9r1JP0 class filler
=v-qao7xCV {
Fog4m=b`g public :
zn!H&!8& void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
.K
I6<k/ } ;
"}"hQ.kAz [w>T.b ]yg3|C; 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:
&A}@@d 2L\} Nu}x`Qkmr G3[X.%g` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
v@_^h}h/,= AcRrk G3Z>,"w;= 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
BC*)@=7fx `;X~$uS ..Q$q2. )1E[CIaXK 二. 战前分析
qeM`z 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。
l:' 0 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
T;?=,'u
(TKn'2 %8U/!(.g for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
aXOW +$, /* --------------------------------------------- */
f}1B- vector < int *> vp( 10 );
45?aV@ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
'r/+za:2 /* --------------------------------------------- */
]6)~Sj$ 5 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Ev%_8CO4e /* --------------------------------------------- */
k4@$vxy0 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
yaDK_fk /* --------------------------------------------- */
_BC%98:WP for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Ln&'5D# /* --------------------------------------------- */
G0e]PMeFl for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
06)B< q 4Rvr[ n:TWZ.9 r2t|,%%N7 看了之后,我们可以思考一些问题:
)Id.yv}_ 1._1, _2是什么?
QYS 1.k 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
zc1y)s0G 2._1 = 1是在做什么?
Y.7iKMp( 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
CO%o.j=1 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
utH/E7^8 /=y _#l D]P_tJI 三. 动工
7,^.h<@K 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
O6
:GE'S lMn1e6~K h vC gd^M KR49Y>s< template < typename T >
d9qA\ [ class assignment
a;GuFnfn, {
84X/=l-c= T value;
By&ibN), public :
v@qU<\Y> assignment( const T & v) : value(v) {}
J>o%6D template < typename T2 >
:"ta#g' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
47/14rY
2 } ;
?QbxC,& i 0Z11V9Jk @N(*1,s2 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
NQ9/,M 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
[9-&Lq_ g M15jwR!:M ^9jrI 3RbPc8($Y class holder
neLQ>WT
L {
jV)4+D public :
yJ0q)x sS template < typename T >
5LYzX+a) assignment < T > operator = ( const T & t) const
OV.f+_LS {
;ZasK0 return assignment < T > (t);
y;$
!J }
MkNPC } ;
m-w K8]t9 9 SBVp6' _Hp[}sv4) 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:
G\PFh& ]YF_c,Q static holder _1;
ukInS:7 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
#a$k3C lx)Bj6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Q
1:7 9 而不用手动写一个函数对象。
F5+)=P# (q
0wV3Qv gfPR3%EXs 'xG:v)( 四. 问题分析
N -z 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
~LG<Uu 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
nS`
:)#; 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
;WP%)Z 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
8*7,qX 下面我们可以对这几个问题进行分析。
57S!X|CE kGkfLY6B 五. 问题1:一致性
810pJ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
-^f>=xa4J 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
|Nf90.dL a3wk#mH
struct holder
K|ZB!oq {
xIb"8,N //
->u}b?aF template < typename T >
U;qGUqI T & operator ()( const T & r) const
v>!tws5e {
l|Y?]LNr return (T & )r;
N!Cy)HnS\w }
UXdnN;0 } ;
F, 39'<N[ ,ozgnhZY 这样的话assignment也必须相应改动:
jqJ't)N #Aver]eK template < typename Left, typename Right >
4\pUA4 class assignment
Tw]].|^f- {
n#dvBK0M Left l;
t/KH` Right r;
ETMF.-P public :
{kdS t1 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
AEw~LF2w template < typename T2 >
T4e-QEH T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
/4M~ 6LT` } ;
vxt<}h5J/! -"}mmTa*< 同时,holder的operator=也需要改动:
j` 5K7~hv 5<RZht$i template < typename T >
1(`UzC=R| assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Pe`eF(J {
M\!z='Fi return assignment < holder, T > ( * this , t);
_9B ^@~ }
JO =kfWW H\^zp5/ 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。
~/R bYvyA 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
vdFP ^06 Q^@z]Sc[ return l(rhs) = r;
wticA#mb 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。
C4.g}q 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
k@=w? m JIh:IR(ta template < typename Tp >
RbN# dI' class constant_t
9J(jbJ7p {
B4kJ 7Pdny const Tp t;
tvEf-z public :
{IG5qi?/E) constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
1c19$KHu template < typename T >
abw7{%2 const Tp & operator ()( const T & r) const
+hL%8CVU M {
vNIQ1x5Za return t;
YCI-p p }
Pgo^$xn'6 } ;
h3BDHz, qP4vH] 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
cP,bob] 下面就可以修改holder的operator=了
<"HbX <UE-9g5?G template < typename T >
w\`u|f;Aq assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
<
/\y<]b {
;Svs|]d return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
1@6FV x }
syB.Z-Cpd 3?Tk[m1b 同时也要修改assignment的operator()
) |Md"r_B =H)"t:xE template < typename T2 >
>oasA2S T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
t{g7 :A 现在代码看起来就很一致了。
>21f%Z 96]!*} 六. 问题2:链式操作
3{ FUFx 现在让我们来看看如何处理链式操作。
En:/{~9{F 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。
tv\_&
({ 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。
>og-
jz 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。
0hoi=W6AQ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
U{|WN7Q:A o^*k
template < typename T >
qrt2BT) struct result_1
jFPD SR5 {
"inXHxqu/J typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Y!*F-v@ } ;
Fo$'*(i d"~-D; 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:
{~a+dEz *c{X\!YBh template < typename T >
#*)X+* struct ref
%D
$+Z( {
%[J|n~8_Z typedef T & reference;
?o883!&v } ;
vC|V8ea template < typename T >
xa]e9u% struct ref < T &>
['#3GJz- {
)a0%62 typedef T & reference;
;($" _h } ;
m{{8#@g F?*ko, 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
JR^#NefJ yf@DaIG template < typename T >
Unc_e typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
)D>= \Me {
*wNO3tP't return l(t) = r(t);
Di>B:= }
x-Ug(/!^ 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。
Kjfpq!NYE 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
iW$f1=i BELxaV, 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
SM1[)jZ- _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
y~-dQ7r _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Yj#4{2A +5 调用divide的对象返回一个add对象。
|a{~Imz{ 最后的布局是:
SQ0t28N3h Add
#dEMjD / \
OHyBNJ Divide 5
^!yJ;'H\ / \
} Rs@ _1 3
l?J|Ip2W 似乎一切都解决了?不。
WIkr0k 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。
D
N#OLk 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。
ZGZ+BOFL 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:
#!RO,{FT *Iir/6myM template < typename Right >
._A@,]LS} assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
^Z`?mNq9 Right & rt) const
VY]L<4BfGL {
[)L) R` return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
l.@&B@5F }
$Q'S8TU 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
nQ}$jOU& 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。
qOi"3_ 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。
ocDAg<wo 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。
]46#u=y~3 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<i#agq 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?
LktH*ePO 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:
NpN-''B\ >2[nTfS template < class Action >
Vb$4'K' class picker : public Action
@b5zHXF83E {
.M zAkZ= public :
Y24H`
s1u/ picker( const Action & act) : Action(act) {}
OS7^S1r- // all the operator overloaded
at5>h } ;
Lj#K^c Ee E3P2 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
g+ P
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
8 O% ?t T=D|jt template < typename Right >
wOU\&u| picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
nBo?r}t4 {
# @~HpqqR return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
~4'AnoD1w }
0oiz V;B5% [8$K i$; Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
QnN cGH 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。
M#a1ev 1xsIM'& template < typename T > struct picker_maker
s%xhT {
##_Jz 5P typedef picker < constant_t < T > > result;
6L4<c+v_ } ;
2?./S)x) template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
|| 0n%"h>i {
<yw(7 typedef picker < T > result;
g*%z{w } ;
Kg>ehn4S@ 6Qh@lro;y 下面总的结构就有了:
SoPiEq 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。
N:nhS3N<L 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。
$7
FT0?kG picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
LzE$z, 至此链式操作完美实现。
fq,LXQ#G rwh,RI)
)g 5i|DJ6 七. 问题3
2T >K!jS 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。
~+OAAkJ9 -H-:b7 template < typename T1, typename T2 >
tQSJ"Q ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*uG!U%jY) {
eemw
I return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
D_2~
6 }
R m^$Dn 5@&{%99 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:
& Y Y^Bd# 6L}}3b h template < typename T1, typename T2 >
_j Ck)3KO struct result_2
'PK;Fg\ {
|'ML
)`c[ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Fx6]x$3 } ;
\:vHB! 2E @eOD+h' 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
HJ^SqSm 这个差事就留给了holder自己。
yNU.<d 5 |18h
p jPc"qER! template < int Order >
{Z!x]}{M class holder;
IVdM}"+ template <>
9hn+eU class holder < 1 >
, tb\^ {
DITo.PU public :
"`q: template < typename T >
g+1&l iV struct result_1
~>-MVp {
p;0p!~F=49 typedef T & result;
Y5,[udF:O } ;
6zR9(c:a~ template < typename T1, typename T2 >
(RBzpAiH struct result_2
7uq/C#N {
8urX]# typedef T1 & result;
QMAineO } ;
2/F";tc\' template < typename T >
)oAx t70 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
lNRGlTD% {
SR8)4:aKW return (T & )r;
l\t\DX"s_ }
-'%>Fon template < typename T1, typename T2 >
YDxEWK< typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
1r?hRJ:' {
0+dc return (T1 & )r1;
J<;@RK,c_ }
d":GsI?3 } ;
U_[<,JE ]:_s7v template <>
k3yA*Ec class holder < 2 >
=9yh<'583 {
j0`)m R} public :
K6d2}!5 template < typename T >
,$A'Y struct result_1
{a9(
Qi {
'
Ih f|;r typedef T & result;
='G-wX&k } ;
3LW_qX template < typename T1, typename T2 >
0aM&+j\q} struct result_2
pB5#Ho>S {
ATzFs]~K; typedef T2 & result;
dn1Fwy. } ;
!%X#;{ template < typename T >
:tf'Gw6v typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
6m$lK%P{1 {
MP_LdJM1E return (T & )r;
U]A JWC6 }
.$"13" template < typename T1, typename T2 >
q"9 2][} typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
cKEDRX3 {
h"3Mj*s return (T2 & )r2;
;1AXu/ }
m-u0U } ;
slTE. q/#pol J:Idt}@z 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> >。
N}gPf
i 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Q&]f9j_ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
fvBL? x f"RS,] return l(i, j) = r(i, j);
4..M *U 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
[JVEKc ym ORx6r=zg return ( int & )i;
qd<-{ return ( int & )j;
Lvd es.0| 最后执行i = j;
v2l*n 可见,参数被正确的选择了。
cw3j&k W7#dc89} 8vqx}2 vdIert?p Bw/8-:eb 八. 中期总结
%urd;h D 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:
x:$ xtu 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
|R&cQKaQ` 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
MSaOFv_Q 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
pv]2"|]V) 'W*:9wah ).3riR J!\oH%FJp pf$gvL 4G2iT+X- 九. 简化
"IN[( 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
.+(R,SvN%< 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
%k'>bmJ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
<&RpGAk%I 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
\2))c@@% +-*/&|^等
\,S4-~(:! 2. 返回引用。
/b7]NC% =,各种复合赋值等
Dbu>rESz 3. 返回固定类型。
]?%S0DO* 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
g{^~g 4. 原样返回。
+Ly@5y" operator,
b4&l=^:e= 5. 返回解引用的类型。
WZM operator*(单目)
jS ?#c+9 6. 返回地址。
v>0I=ut operator&(单目)
v`@M IOv 7. 下表访问返回类型。
H/U.Bg 4 operator[]
3 <)+)n 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Z 4QL&?U
operator<<和operator>>
R-YNg A <_{7F9 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
<?>tjCg' 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
o~7D=d?R Tq?7-_MLC$ template < typename Left >
v{SZ(; struct value_return
uJ`:@Z^J {
xLSf
/8e template < typename T >
4sq](!A struct result_1
Ihp
Ea,v) {
`ZU]eAV typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
iNr&; } ;
,N1pw w? E7q,6f3@r template < typename T1, typename T2 >
]nNn"_qh struct result_2
Kr?<7vMT5 {
~BiLzT1, typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Gz52^O: } ;
U+R9bn } ;
,FwpHs $A fV2w &:^3 Eh^gR`I 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
RN&6z"|jR tOX-vQ 下面我们来剥离functor中的operator()
,xg-H6Xfa{ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
T|,/C|L zs6rd83# return l(t) op r(t)
10Q!-K),p return l(t1, t2) op r(t1, t2)
IrUoAQ2xpG return op l(t)
V?)YQB return op l(t1, t2)
eX1_=?$1P return l(t) op
+|Izjx]ZV return l(t1, t2) op
$xCJ5M4 return l(t)[r(t)]
%(|-+cLW+ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
8DX5bB 7 0PGbAD 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
m>|7&l_ 单目: return f(l(t), r(t));
k[)/,1 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
AZf69z 双目: return f(l(t));
BiDyr return f(l(t1, t2));
|ZC'a! 下面就是f的实现,以operator/为例
T% GR{mp <Sr:pm struct meta_divide
B}nT>Ub {
&dPUd~&EL template < typename T1, typename T2 >
Yxy!&hPLv: static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
-(7oFOtg {
Sk:x.oOZ return t1 / t2;
:|8!w }
Apj[z2nr } ;
[nG[ x|;| ?9%$g?3Z 这个工作可以让宏来做:
TqSjL{l% X#Ob^E%J #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Qsw.429t template < typename T1, typename T2 > \
[kTckZv static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
LcT;7yv 以后可以直接用
Khl0 ~ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
1/,~0N9 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
L)8%*X (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。。。)
97 ,Y q3 ~!M" );h 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
=dwy 4 "&{.g1i9 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
6J_$dzw class unary_op : public Rettype
ZuZCIqN {
D^a(|L3; Left l;
p"7[heExw public :
HYG1BfEaW unary_op( const Left & l) : l(l) {}
bc:3 5. /EJy?TON* template < typename T >
!x\\# 9 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.s?^y+e_ {
:sw@1 return FuncType::execute(l(t));
_[Sh`4`r }
_2)QL ?o`:V|<v template < typename T1, typename T2 >
R](cko= typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K"hnGYt? {
4'tY1d return FuncType::execute(l(t1, t2));
]omBq<ox'Y }
'vYt_T } ;
!]5V{3 jtq^((Ux M`8c|*G 同样还可以申明一个binary_op
hd,O/-m# 4CtWEq template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
u?rX:KkS class binary_op : public Rettype
fdHFSnQ g {
~]`U)Aw Left l;
d(:I~m Right r;
kZ]pV=\Y* public :
;@:-T/= binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
jP0TyhM 7z&$\qu2 template < typename T >
mi7~(V> typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6'x3g2C/ {
g3yZi7b5FU return FuncType::execute(l(t), r(t));
Gm3`/!r }
B#}EYY us8HXvvp{ template < typename T1, typename T2 >
d{7)_Sbky typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0P!Fci/t {
/"8|26 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
/{/mwS"W }
!N_eZPU.v } ;
US"UkY-\ Pp_? z0M Ra6 }<o 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
rZ)7(0BBs 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
)D)4=LJ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
{t.S_|IE 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。
(uy\~Zb 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
&Nw|(z&$ 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。。。
bE@Eiac 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
XX
"3.zW 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)
Sqyju3Yp 下面是修改过的unary_op
Eau
V +?[s"( template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
)>^ Ge9d] class unary_op
CN}0( 2n {
?A24h!7 Left l;
F\GNLi -N6ek` public :
:XoR~syT d0f(U k unary_op( const Left & l) : l(l) {}
L@_o*"&j GXNkl?# template < typename T >
Y^U^yh_!^ struct result_1
om=kA"&&Q
{
tfh`gUV4 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
8rFP*K9 } ;
}n#$p{e$i =Zsxl]h
template < typename T1, typename T2 >
e**'[3Y struct result_2
/[ft{:#&t {
z]LVq k typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
0I do_V } ;
`2^(Ss#) 83p8:C.Ze template < typename T1, typename T2 >
CC'N"Xb typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N3a ]!4Y\ {
T|j=,2_ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
=vriraV" }
q_L. Sy|) !R#PJH/TM template < typename T >
QFoCi& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tA'5ufj*: {
.I $+
E return OpClass::execute(lt(t));
lz1cLl
m }
}W[=O:p h|ib*%P_ } ;
1jAuW~ 2R^Eea 2+pXtP@O 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
w>}n1Nc$G 好啦,现在才真正完美了。
) ]<^*b> 现在在picker里面就可以这么添加了:
hJw]hVYa eb6y-TwY template < typename Right >
{ot6ssT=D picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
=<zlg~i {
"(kiMog- return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
E9t8SclV }
"Vp:Sq9y 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。
l8_RA fA[T5<66 t("koA=. '?fGI3b~/ (v:8p!QN 十. bind
C7}iwklcsa 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。
(?lT @RY/ 先来分析一下一段例子
yJlRW!@&: RyM29uD '"ze Im~ int foo( int x, int y) { return x - y;}
5B8fz;l= B bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
jqTK7b bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
">S1,rhgS 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。
v |pHbX 我们来写个简单的。
aSJD'u4w.a 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
kho0@o+'^ 对于函数对象类的版本:
"gDk?w qg<Y^y template < typename Func >
jHA(mU)b struct functor_trait
HqV4!o9' {
olXfR-2>1 typedef typename Func::result_type result_type;
|
>yc|W } ;
9 }42s + 对于无参数函数的版本:
ljz=u;O) EU'rdG*t/R template < typename Ret >
s$0dLEa9 struct functor_trait < Ret ( * )() >
X &G]ci {
BJLeE}=H typedef Ret result_type;
]=/?Ooh } ;
Tn(uH17 对于单参数函数的版本:
/+. m.TF Sco'] ^#( template < typename Ret, typename V1 >
O#>,vf$ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
:!fY;c? {
1]A\@( typedef Ret result_type;
"d
M-3o< } ;
|<y1<O>F 对于双参数函数的版本:
[(.lfa P R?N+./{ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Nd@/U
c struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
02(Ob {
c|(Q[= typedef Ret result_type;
$YJi]:3& } ;
3vQVk 等等。。。
m")p]B&i= 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
0Jd>V KF!d? template < typename Func >
l2wu>Ar7. struct func_return
d>r ]xXB6 {
J*ZcZ FbWN template < typename T >
I).eQ8: struct result_1
p!<PRms@ {
)oM%
N typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
uaCI2I } ;
c]qh)F$s8 :3J`+V}9; template < typename T1, typename T2 >
]XL=S|tIq struct result_2
C{G%"q {
yLl:G; typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[[ Nn~7 } ;
LA(/UA3Izd } ;
kK0zb{ 9'|_1Q.b^ J%!vhQ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
')2LP;( q%)."10}] template < typename Func, typename aPicker >
ltkA7dUbu class binder_1
1$:O9{F {
ygK,t*T20 Func fn;
W&3,XFnI_ aPicker pk;
1:u~T@;" ` public :
PfhKomt" "{~^EQq, template < typename T >
J'L6^-gV struct result_1
SaRn>n\ {
d4A:XNKB typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Q#&6J =} } ;
B&EUvY ' "-G7eGQ template < typename T1, typename T2 >
$H/: -v struct result_2
Tl?jq] {
3J3wKw!` typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
5B3sRF} } ;
:SZi4:4-J8 i.FdZN{ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
xsvJjs;= V,?])=Ax template < typename T >
9tmnx')_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)U8=-_m {
ZK<c(,oZ^ return fn(pk(t));
5 (q4o` }
"=$uv template < typename T1, typename T2 >
zW[HGI6w typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
VmXXj6l& {
S]4!uv^y return fn(pk(t1, t2));
N,F[x0&? }
5UG"i_TC } ;
(ti E%nF+ lcfs
1]. uE..1N&* 一目了然不是么?
NZ+TTMv 最后实现bind
'=Acg"aT bJynUZ DD[<J:6 template < typename Func, typename aPicker >
I-Am9\ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
uOh {
S&Hgr_/}c return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
gTdr }
h66mzV:` {Z>Mnw"R 2个以上参数的bind可以同理实现。
\#C]|\ 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。
i7&ay\+@ DJ1!Xuu 十一. phoenix
Dh<}j3] Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
<uo@k' /8 "rCh|m- for_each(v.begin(), v.end(),
}z2[w@M (
VLfKN)g do_
<EY{goW [
Pa?C-Xn^ cout << _1 << " , "
meGLT/
]
E0u&hBd3_ .while_( -- _1),
c&PaJm cout << var( " \n " )
|>wGl )
on1B~?*D );
*{O[} xgvwH?< 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:
U@53VmrOy 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
0E@*&Ru operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
NuXII- 那么我们就照着这个思路来实现吧:
+{%)}?F R ^INl@(O #K/95!) template < typename Cond, typename Actor >
ROO@EQ#`Z class do_while
v"_E0
3! {
<2N=cH' Cond cd;
u$D%Iz Actor act;
M5N#xgR public :
m@",Zr`f= template < typename T >
HzsQ`M4cA struct result_1
gIKQip< {
3MDs?qx>s typedef int result_type;
P]2V~I/X } ;
!1
Y[e^ a/[)A _- do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
l;B 'k[vcnSz\/ template < typename T >
,G[Y< ~Hy typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a&7uRR26 {
VDiW9] do
&7r a {
b&9~F6aM act(t);
StiWa<"c }
[n3@*)q's while (cd(t));
D J7U6{KLq return 0 ;
s?
2ikJq }
:BB=E'293 } ;
yl0;Jx? gSe3S-Lt v^Rw9*w{ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
$KP;9 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
y~Mu~/s 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
k:N/-P&+ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
dfh 1^Go 下面就是产生这个functor的类:
yI/ FD B`)bo}h b,>>E^wd! template < typename Actor >
3u<
ntx >< class do_while_actor
2q*wYuc {
bHQ) :W Actor act;
bGxHzzU} public :
D&qJ@PR do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
oqzWL~ bV+2U template < typename Cond >
aj<r= picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
e%IbME]x } ;
L-%'jR m ^w{:\p w:mm@8N 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
ZKM@U?PK 最后,是那个do_
RYdI$&] {]$ )dz5 )_6W@s class do_while_invoker
,hm&] {
as@?
Kv public :
-lR7
@S template < typename Actor >
~
ea K]| do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
~.tYYX< {
R@U4Ae{+ return do_while_actor < Actor > (act);
AJ)&+H }
;s -@m< } do_;
tq51;L LjIkZ'HuF 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
D0>Pc9 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
#$F*.vQSs+ 最后来说说怎么处理break和continue
kdaq_O:s 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`E}1WNQ?] 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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